CN111573830A

CN111573830A - 厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法

Info

Publication number: CN111573830A
Application number: CN201910119352.1A
Authority: CN
Inventors: 李海翔; 董堃; 苑宇杭; 张艺鸣; 陈宇超; 林华; 张文杰; 孙晓杰; 韦威; 卢隽
Original assignee: Guilin Lyuwei Environmental Engineering Co ltd; Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin Lyuwei Environmental Engineering Co ltd; Guilin University of Technology
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-08-25

Abstract

本发明公开了一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法，通过将膜生物反应器(MBR)与氢基质生物膜反应器(MBFR)两种工艺结合，能有效控制膜污染，并利用厌氧氨氧化和氢自养反硝化的耦合作用同步去除水中的NH₄ ⁺‑N、NO₂ ^‑‑N和NO₃ ^‑‑N，具有高质量出水和活性污泥菌种流失少的特点，可广泛应用于工业废水、城市生活污水和农业污水的处理。

Description

厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法。

背景技术

目前，我国地表水和地下水受氮素污染物污染的问题仍十分严重，水体中氮素污染物主要包括：氨氮(NH₄ ⁺-N、NH₃)，硝酸盐氮(NO₃ ^--N)，亚硝酸盐氮(NO₂ ^--N)等。对上述氮素污染物的传统去除方法主要包括空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法和生物法。但是上述的传统处理方法常因为二次污染、处理效率不高、不能同步处理多种氮素、处理成本高昂、工艺复杂等各种因素制约其发展和推广。

厌氧氨氧化技术是一种新型、低成本的从废水去除氮的方法。其原理是在溶解氧少量甚至没有的条件下，微生物通过NH₄ ⁺-N提供电子，NO₂ ^--N接受电子，从而将亚硝酸氮直接转化为氮气的脱氮过程。该工艺能够将56.9％的NH₄ ⁺-N转化为NO₂ ^--N，节约了约66.7％的耗氧量，同时它还具有耐冲击负荷、运行费用低廉、不需要额外添加碳源、耗能低和无需调节pH的特点，受到了广泛的关注。

膜生物反应器(MBR)是一种将膜技术与生物处理技术相结合的高效废水处理工艺，用膜分离来代替二沉池的作用，减少了剩余污泥的产生，具有较好的泥水分离的效果，同时出水水质能满足我国的污水排放标准。它还具有耐冲击负荷、占地面积小，对氨氮去除效果好等其它传统污水处理方式无法比拟的特点，被广泛运用于各种污水的处理。但是在废水处理过程中，尽管操作条件保持不变，但膜污染会逐渐严重，膜的寿命较短，从而导致污水处理成本增加，阻碍其发展。

氢自养反硝化利用氢气作为电子供体还原水中的氧化性物质，无需投加有机碳源，不产生二次污染，适宜于贫营养环境的地表水和地下水处理。氢基质生物膜反应器(MBFR)是一项具有发展前景的技术，以氢自养反硝化为基础，将微孔中空纤维膜扩散(H₂)与自养生物膜技术有机结合，以无机碳为碳源，H₂为电子供体在生物膜表面发生反应，完成生物还原过程。利用H₂对氧化性污染物(如CrO₄ ^2-、AsO₄ ^3-、NO₃ ^-、ClO₄ ^-、BrO₃ ^-等)还原去除，具有高效、洁净无毒、无二次污染、H₂利用率高等优势以及传统生物膜法无法比拟的特点。

利用厌氧氨氧化微生物处理水体中氮素污染是目前比较流行的方法，在MBR中实现厌氧氨氧化有利于解决厌氧活性污泥流失的问题，同时厌氧氨氧化在处理氮素污染时能够将NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N同步去除，但是对NO₃ ^--N没有去除作用，并且会产生少量的NO₃ ^--N，引起水体的二次污染，而基于氢自养反硝化的MBFR对NO₃ ^--N有很好的去除作用，故研究人员急需一种能够对氮素去除较为彻底的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法，通过将MBR与MBFR两种工艺结合，能有效控制膜污染，并利用厌氧氨氧化和氢自养反硝化的耦合作用同步去除水中的NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N和NO₃ ^--N，具有高质量出水和活性污泥菌种流失少的特点，可广泛应用于工业废水、城市生活污水和农业污水的处理。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，包括第一进水泵、膜生物反应器、第一缓冲水箱、第二进水泵和氢基质生物膜反应器，所述第一进水泵的出水端与所述膜生物反应器的进水端连通，所述膜生物反应器的出水端与所述第一缓冲水箱的进水端连通，所述第一缓冲水箱的第一出水端与所述第二进水泵的进水端连通，所述第二进水泵的出水端与所述氢基质生物膜反应器的进水端连通。

优选地，还包括第二缓冲水箱，所述第一缓冲水箱的第二出水端与所述第二缓冲水箱的进水端连通，所述第二出水端高于所述第一出水端。

优选地，还包括短程硝化池，所述短程硝化池的出水端与所述第一进水泵的进水端连通，所述短程硝化池内设置有曝气结构，所述曝气结构与空气泵送装置相连。

优选地，所述空气泵送装置包括空气泵和气体流量计，所述气体流量计设置于所述空气泵与所述曝气结构之间的连接管路上。

优选地，所述短程硝化池的进水端与进水箱的出水端连通。

优选地，所述膜生物反应器包括第一筒体、第一中空纤维膜组件和循环加热组件；

所述第一筒体包括第一底座、第一侧壁、位于所述第一侧壁外侧的第二侧壁、顶板和上盖，所述第一侧壁与所述第二侧壁的下端固定于所述第一底座上，所述第一侧壁与所述第二侧壁的上端通过所述顶板相连，所述第一底座、所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述顶板围成环形保温腔体，所述顶板的外侧向外延伸成凸沿，所述顶板与所述上盖通过紧固件相连，所述凸沿与所述上盖的外缘处设有与所述紧固件对应的安装孔，所述第一侧壁上设有第一通孔，所述第二侧壁上设有第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔和所述第二通孔通过进水管连通，所述进水管与所述第一进水泵的出水端连通，所述上盖上位于所述第一侧壁内侧的区域设有能够开闭的排气口；

所述第一中空纤维膜组件包括第一膜丝、第一套管和第一外牙直通，多个所述第一膜丝的端头插入并固定于所述第一套管内，所述第一套管与所述第一外牙直通的第一端固定并连通，所述第一外牙直通的第二端穿过所述上盖上位于所述第一侧壁内侧的区域并密封固定，所述第一缓冲水箱的进水端与所述第一外牙直通的第二端连通；

所述循环加热组件包括恒温水浴器和循环泵，所述循环泵设置于所述恒温水浴器内，所述第三通孔与所述恒温水浴器的进水端连通，所述循环泵的出水端与所述第四通孔连通，所述第三通孔位于所述第四通孔上侧。

优选地，所述膜生物反应器还包括搅拌结构，所述搅拌结构包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴的第一端穿过所述上盖并伸入所述第一侧壁的内侧，所述搅拌桨固定于所述搅拌轴的第一端，所述搅拌轴与所述上盖密封连接。

优选地，所述氢基质生物膜反应器包括第二筒体、第二中空纤维膜组件、氢气罐和回流泵；

所述第二筒体包括第二底座、第三侧壁和活接旋钮盖，所述第三侧壁的下端固定于所述第二底座上，所述第三侧壁的上端与所述活接旋钮盖螺纹连接，所述第三侧壁上由下至上依次设有第五通孔、第六通孔和第七通孔；

所述第二中空纤维膜组件包括第二膜丝、第二套管和第二外牙直通，多个所述第二膜丝的端头插入并固定于所述第二套管内，所述第二套管与所述第二外牙直通的第一端固定并连通，所述第二外牙直通的第二端与所述活接旋钮盖固定连接，所述活接旋钮盖上设有用以与气管接头螺纹连接的快速接口头，所述快速接口头与所述第二外牙直通的第二端连通；

所述氢气罐通过气管与所述快速接口头连通；

所述第五通孔分别与所述第二进水泵的出水端和所述回流泵的出水端连通，所述第六通孔与所述回流泵的进水端连通。

优选地，每个所述第二膜丝的两个端头均插入并固定于所述第二套管内，使所述第二膜丝呈U形。

本发明还公开了一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的方法，使用上述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，并包括如下步骤：

步骤一、将厌氧氨氧化菌和氢自养反硝化菌驯化后分别接种至膜生物反应器和氢基质生物膜反应器内；

步骤二、使污水依次流过短程硝化池、膜生物反应器、第一缓冲水箱和氢基质生物膜反应器，并保持一段时间，污水依次进行短程硝化反应、厌氧氨氧化反应和反硝化反应；

步骤三、提高污水流速和/或污染物浓度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明以无机碳源作为厌氧微生物生长必需的营养物质，在厌氧氨氧化菌和氢自养反硝化菌的联合作用下，将高氮废水中的NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N和NO₃ ^--N同步去除，具有耗能低、无二次污染、污泥菌种流失少、出水水质好等特点；

2、本发明耦合厌氧氨氧化和氢自养反硝化工艺，对COD_Cr、TN、NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N、NO₃ ^--N和SS等各种污染物都有良好的去除效果，尤其具有良好的深度脱氮效果；

3、本发明所涉及的耦合工艺对污染物去除的能效分配合理，膜生物反应器主要去除COD_Cr、NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N，同时对SS有一定的去除效果；氢基质生物膜反应器主要去除NO₃ ^--N和NO₂ ^--N；

4、在处理实际生活污水中，通过前置短程硝化工艺，将污水中的NH₄ ⁺-N短程硝化生成NO₂ ^--N，污水中的NH₄ ⁺-N和短程硝化形成的NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应，达到同步去除的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置的整体结构示意图；

图2为膜生物反应器的部分结构示意图；

图3为氢基质生物膜反应器的部分结构示意图；

图4为第一筒体的顶部横剖面示意图；

图5为本发明实施例1中提供的进出水NH₄ ⁺-N浓度动态图；

图6为本发明实施例1中提供的进出水NO₂ ^--N浓度动态图；

图7为本发明实施例1中提供的进出水NO₃ ^--N浓度动态图；

图8为本发明实施例2中提供的进出水COD_Cr浓度动态图；

图9为本发明实施例2中提供的进出水NH₄ ⁺-N浓度动态图；

图10为本发明实施例2中提供的进出水NO₃ ^--N浓度动态图；

附图标记说明：1进水箱；2气体流量计；3空气泵；4曝气盘；5第一进水泵；6进水管；7搅拌结构；8第一外牙直通；9第一套管；10第一膜丝；11环形保温腔体；12排气口；13上盖；14循环泵；15恒温水浴器；16第二缓冲水箱；17第一缓冲水箱；18第二进水泵；19第一导管；20回流泵；21第二膜丝；22第三导管；23第二导管；24活接旋钮盖；25第二外牙直通；26第二套管；27气管快速接口头；28氢气罐；29螺栓；30橡胶垫；31螺纹中孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-4所示，本实施方式提供一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，包括第一进水泵5、膜生物反应器(MBR)、第一缓冲水箱17、第二进水泵18和氢基质生物膜反应器(MBFR)。第一进水泵5的出水端与膜生物反应器的进水端连通，膜生物反应器的出水端与第一缓冲水箱17的进水端连通，第一缓冲水箱17的第一出水端与第二进水泵18的进水端连通，第二进水泵18的出水端与氢基质生物膜反应器的进水端连通。

使用时，污水在第一进水泵5的泵送下进入膜生物反应器，在膜生物反应器处发生厌氧氨氧化反应，将NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N同步去除，同时过滤掉大分子物质，厌氧氨氧化细菌的污泥菌种不会发生流失现象，之后在第一进水泵5的压力下继续流动至第一缓冲水箱17内，第一缓冲水箱17内的污水被第二进水泵18泵送至氢基质生物膜反应器内，在氢基质生物膜反应器处发生反硝化反应，去除污水中原有的和厌氧氨氧化反应产生的NO₃ ^--N，氢自养反硝化菌的污泥菌种基本不会从反应器内流失，处理后的污水从氢基质生物膜反应器的出口流出。由于第一进水泵5的流速通常大于第二进水泵18的流速，通过设置第一缓冲水箱17可起到调节水量水质的作用。

为了防止第一缓冲水箱17中的水溢出，本实施方式还设置有第二缓冲水箱16，第一缓冲水箱17的第二出水端与第二缓冲水箱16的进水端连通，第二出水端高于第一出水端。

进一步的，本实施方式还包括短程硝化池，短程硝化池的出水端与第一进水泵5的进水端连通，短程硝化池内设置有曝气结构。曝气结构与空气泵送装置相连，曝气结构优选为曝气盘4。通过在短程硝化池中进行间歇曝气，可实现短程硝化，将NH₄ ⁺-N部分硝化为NO₂ ^--N。使得在后续过程中，污水中的NH₄ ⁺-N和短程硝化形成的NO₂ ^--N在膜生物反应器内发生厌氧氨氧化反应，达到同步去除的效果。

空气泵送装置的形式可根据需要进行选择，本实施方式中，空气泵送装置包括空气泵3和气体流量计2，气体流量计2设置于空气泵3与曝气结构之间的连接管路上。通过设置气体流量计2，便于对污水中的溶解氧进行控制。

本实施方式中，污水存储于进水箱1内，短程硝化池的进水端与进水箱1的出水端连通，在不需要处理污水时可将进水箱1的出水端关闭。

具体地，本实施方式的膜生物反应器包括第一筒体、第一中空纤维膜组件和循环加热组件。由于低温及有机物会抑制厌氧氨氧化菌的活性，本实施方式通过设置循环加热组件，可提高厌氧氨氧化效率。同样的，本领域技术人员可以根据污水中有机物的含量调整短程硝化池中的曝气量，避免污水中有机物过多对厌氧氨氧化菌的活性形成抑制。

本实施方式中，第一筒体为有机玻璃材质，包括第一底座、第一侧壁、位于第一侧壁外侧的第二侧壁、顶板和上盖13。第一侧壁与第二侧壁的下端固定于第一底座上，第一侧壁与第二侧壁的上端通过顶板相连，第一底座、第一侧壁、第二侧壁和顶板围成环形保温腔体11。顶板的外侧向外延伸成凸沿，顶板与上盖13通过紧固件相连，凸沿与上盖13的外缘处设有与紧固件对应的安装孔。本实施方式中，该紧固件为螺栓29和螺母的组件。第一侧壁上设有第一通孔，第二侧壁上设有第二通孔、第三通孔和第四通孔，第一通孔和第二通孔通过进水管6连通，进水管6与第一进水泵5的出水端连通，上盖13上位于第一侧壁内侧的区域设有能够开闭的排气口12。为了提高密封性，本实施方式在顶板和上盖13之间设置有橡胶垫30。

本实施方式中，第一中空纤维膜组件包括第一膜丝10、第一套管9和第一外牙直通8。80根第一膜丝10裁剪成110mm长度，第一膜丝10的端头插入第一套管9内并用改性丙烯酸酯胶粘剂固定密封，并保证第一膜丝10的贯通性，第一套管9与第一外牙直通8的第一端固定并连通，第一外牙直通8的第二端缠上止水胶带后拧入上盖13上位于第一侧壁内侧区域的螺纹中孔31内，第一缓冲水箱17的进水端与第一外牙直通8的第二端连通。第一套管9和第一外牙直通8均为PVC材质，第一膜丝10采用市售的内衬PVDF中空纤维膜丝，外径2.2mm，内径1.1mm，膜孔径0.1μm。

本实施方式中，循环加热组件包括恒温水浴器15和循环泵14，循环泵14设置于恒温水浴器15内，第三通孔与恒温水浴器15的进水端连通，循环泵14的出水端与第四通孔连通，第三通孔位于第四通孔上侧。由于第三通孔位于第四通孔上侧，温水从第四通孔流入环形保温腔体11后上浮，然后从第三通孔处流出，可增强环形保温腔体11内温水的流动性，使得环形保温腔体11上下温度一致。

为了提高厌氧氨氧化效率，本实施方式的膜生物反应器还包括搅拌结构7，搅拌结构7包括搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴的第一端穿过上盖13并伸入第一侧壁的内侧，搅拌桨固定于搅拌轴的第一端，搅拌轴与上盖13密封连接。通过对膜生物反应器内的污水充分搅拌，可使污水中含氮污染物在膜生物反应器内分布更均匀。

更具体地，本实施方式的氢基质生物膜反应器包括第二筒体、第二中空纤维膜组件、氢气罐28和回流泵20。

本实施方式中，第二筒体包括第二底座、第三侧壁和活接旋钮盖24，其中第二底座和第三侧壁为有机玻璃材质，活接旋钮盖24为塑料材质。第三侧壁的下端固定于第二底座上，第三侧壁的上端与活接旋钮盖24螺纹连接，达到密封的作用。第三侧壁上由下至上依次设有第五通孔、第六通孔和第七通孔，并于第五通孔、第六通孔和第七通孔处分别螺纹连接第一导管19、第二导管23和第三导管22。

本实施方式中，第二中空纤维膜组件包括第二膜丝21、第二套管26和第二外牙直通25。65根第二膜丝21的端头插入并固定于第二套管26内，并保证第二膜丝21的贯通性。第二套管26与第二外牙直通25的第一端固定并连通，第二外牙直通25的第二端缠上止水胶带后拧入活接旋钮盖24上预留的螺纹孔内，活接旋钮盖24上设有用以与气管接头螺纹连接的快速接口头27，快速接口头27与第二外牙直通25的第二端连通。第二套管26和第二外牙直通25均为PVC材质，第二膜丝21采用市售的PVC中空纤维膜丝，外径1.2～2.4mm，内径0.8～1.2mm，膜孔径0.02μm。

本实施方式中，氢气罐28通过气管与快速接口头27连通，H₂以一定压力通过气管进入第二膜丝21内部，再通过第二膜丝21表面的微孔以无泡扩散方式扩散至膜丝外部。

本实施方式中，第一导管19分别与第二进水泵18的出水端和回流泵20的出水端连通，第二导管23与回流泵20的进水端连通。通过使第二筒体上部的污水流出第二筒体后从第二筒体的下部重新流入，可使反硝化反应更充分，降低污水中NO₃ ^--N的浓度。

本实施方式中，每个第二膜丝21的两个端头均插入并固定于第二套管26内，使第二膜丝21呈U形。在不增加第二筒体高度的基础上，增加了微生物的附着面积。

本实施方式还提供一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的方法，使用上述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，并包括如下步骤：

步骤二、使污水依次流过短程硝化池、膜生物反应器、第一缓冲水箱17和氢基质生物膜反应器，并保持一段时间，污水依次进行短程硝化反应、厌氧氨氧化反应和反硝化反应；

步骤三、提高污水流速和/或污染物浓度。

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1.

如图5-7所示，本实施例的膜生物反应器采用的是有效容积为6.028L，筒体内径为160mm，高300mm的圆柱形装置。第一膜丝10采用市售的PVDF中空纤维膜丝，外径2.2mm，内径1.1mm，膜孔径0.1μm，第一中空纤维膜组件共有80根中空纤维膜丝，有效长度110mm。氢基质生物膜反应器采用的是有效容积为1.8L，筒体内径为700mm，高500mm的装置。第二膜丝21采用市售的PVC中空纤维膜丝，外径1.2～2.4mm，内径0.8～1.2mm，膜孔径0.02μm，第二中空纤维膜组件共有65根中空纤维膜丝，氢气压力为0.04MPa。

(1)厌氧氨氧化菌的驯化

将实验室分离培养成熟的厌氧氨氧化菌作为接种菌，取100mL接种菌到膜生物反应器里，同时采用通入氮气的方法除去反应器里的空气，在36℃的恒温条件下培养，当NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的去除率达到稳定，驯化过程完成。

(2)氢自养反硝化菌的驯化

取自实验室成熟的氢自养反硝化菌接种到氢基质生物膜反应器，在实验室自来水中添加NaNO₃，使NO₃ ^--N浓度为10mg/L，调节氢气压力为0.04MPa，进水流量为0.5mL/min，在反应器运行30d后，将进水流量调自1mL/min，继续运行30d，进水流量为2mL/min，当出水中NO₃ ^--N浓度小于2mg/L，即可认为驯化完成。

将含有60mg/L的NH₄ ⁺-N、79.2mg/L的NO₂ ^--N、10mg/L的NO₃ ^--N以及无机碳源的模拟废水(DO<1mg/L、pH＝7.4～7.6通过进水泵2泵入膜生物反应器(保持36±1℃的恒温)，进水流速设置为2mL/min，启动15d，然后再慢慢提高进水流速及NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的负荷，继续启动15d，当反应器调节到进水NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N浓度分别为70mg/L和92.4mg/L，进水流速为8.37mL/min，水力停留时间为12h稳定运行时，出水中NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N浓度分别降低到5.2mg/L和7.5mg/L，去除率达到85.7％和91.9％。膜生物反应器和氢基质生物膜反应器之间通过第一缓冲水箱17和第二进水泵18连接，将氢基质生物膜反应器进水流速设置为1mL/min，运行15d后，出水中NO₃ ^--N浓度变为0.5mg/L，然后再慢慢提高进水流速，继续启动15d。当氢基质生物膜反应器调节到进水流速为4mL/min，回流速度为15mL/min，水力停留时间为7.5h，氢气压力为0.04MPa稳定运行时，出水中NO₂ ^--N浓度降低到0.2mg/L，去除率达到98％。

实施例2.

如图8-10所示，本实施例的膜生物反应器采用的是有效容积为6.028L，筒体内径为160mm，高300mm的圆柱形装置。第一膜丝10采用市售的PVDF中空纤维膜丝，外径2.2mm，内径1.1mm，膜孔径0.1μm，第一中空纤维膜组件共有80根中空纤维膜丝，有效长度110mm。氢基质生物膜反应器采用的是有效容积为1.8L，筒体内径为700mm，高500mm的装置。第二膜丝21采用市售的PVC中空纤维膜丝，外径1.2～2.4mm，内径0.8～1.2mm，膜孔径0.02μm，第二中空纤维膜组件共有65根中空纤维膜丝，氢气压力为0.04MPa。本实施例配制模拟用水用作驯化厌氧氨氧化菌的基础营养液，以NaHCO₃为无机碳源，磷酸盐缓冲液(Na₂HPO₄+KH₂PO₄)以调节缓冲液pH为7.0，具体成分和浓度如下表：

表1基础营养液成分表

元素	浓度/(mg/L)	元素	浓度/(mg/L)
				NaNO<sub>2</sub>	50～150	CoCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O	240
NH<sub>4</sub>Cl	50～150	CuSO<sub>4</sub>·5H<sub>2</sub>O	250
				KHCO<sub>3</sub>	1000	MnCl<sub>2</sub>·4H<sub>2</sub>O	990
MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O	550	H<sub>3</sub>BO<sub>4</sub>	14
				CaCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O	550	NiCI<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O	190
ZnSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O	430	Na<sub>2</sub>SeO<sub>4</sub>	210

(1)厌氧氨氧化菌的驯化

将取自实验室培养的成熟的厌氧氨氧化菌和桂林市七里店污水处理厂的厌氧池污泥作为驯化污泥，取500mL接种到4500mL模拟水中，投入膜生物反应器里，同时采用通入氮气的方法除去反应器里的空气，在36℃的恒温条件下培养，当NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的去除率达到稳定，驯化完成，得到反应器接种用的厌氧氨氧化菌。

(2)氢自养反硝化菌的驯化

将两个反应器连接后对含氮废水进行处理。采集梧州神冠胶原蛋白生产厂排放的高浓度含氮废水，并利用自来水稀释后作为本发明工艺装置的进水，具体水质见表2。

表2反应器进水水质

NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N浓度/(mg/L)	COD<sub>Cr</sub>浓度/(mg/L)	NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N浓度/(mg/L)
			60～70	60～100	20～30

第一阶段(1-15d)，投加COD_Cr浓度为60mg/L，进水NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N浓度分别为60mg/L和20mg/L，在短程硝化池中进行间歇曝气，控制溶解氧≤1.5mg/L，实现短程硝化，将NH₄ ⁺-N部分硝化为NO₂ ^--N，然后在MBR中NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N发生厌氧氨氧化反应，由于进水的NH₄ ⁺-N浓度较低，因此厌氧氨氧化效果好，出水的NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N的浓度均小于3mg/L，COD_Cr的去除率达到75％，经过MBFR处理后NO₃ ^--N去除率达到95％。第二阶段(16-30d)，从第16d起，增加进水的COD_Cr到80mg/L，进水NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N浓度分别为70mg/L和20mg/L，由于进水的COD_Cr增多，反应器内反硝化菌在短时间内占主导地位，NH₄ ⁺-N去除受到抑制，去除率降低到70％，而NO₃ ^--N的去除率接近100％，在运行7d后，严格控制好溶解氧条件，厌氧氨氧化菌逐渐占据优势，此时COD_Cr去除率达到80％，NH₄ ⁺-N去除率达到90％，NO₂ ^--N去除率达到85％，NO₃ ^--N去除率达到96％。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，包括第一进水泵、膜生物反应器、第一缓冲水箱、第二进水泵和氢基质生物膜反应器，所述第一进水泵的出水端与所述膜生物反应器的进水端连通，所述膜生物反应器的出水端与所述第一缓冲水箱的进水端连通，所述第一缓冲水箱的第一出水端与所述第二进水泵的进水端连通，所述第二进水泵的出水端与所述氢基质生物膜反应器的进水端连通。

2.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，还包括第二缓冲水箱，所述第一缓冲水箱的第二出水端与所述第二缓冲水箱的进水端连通，所述第二出水端高于所述第一出水端。

3.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，还包括短程硝化池，所述短程硝化池的出水端与所述第一进水泵的进水端连通，所述短程硝化池内设置有曝气结构，所述曝气结构与空气泵送装置相连。

4.根据权利要求3所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，所述空气泵送装置包括空气泵和气体流量计，所述气体流量计设置于所述空气泵与所述曝气结构之间的连接管路上。

5.根据权利要求3所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，所述短程硝化池的进水端与进水箱的出水端连通。

6.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，所述膜生物反应器包括第一筒体、第一中空纤维膜组件和循环加热组件；

7.根据权利要求6所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，所述膜生物反应器还包括搅拌结构，所述搅拌结构包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴的第一端穿过所述上盖并伸入所述第一侧壁的内侧，所述搅拌桨固定于所述搅拌轴的第一端，所述搅拌轴与所述上盖密封连接。

8.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，所述氢基质生物膜反应器包括第二筒体、第二中空纤维膜组件、氢气罐和回流泵；

所述氢气罐通过气管与所述快速接口头连通；

9.根据权利要求8所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，其特征在于，每个所述第二膜丝的两个端头均插入并固定于所述第二套管内，使所述第二膜丝呈U形。

10.一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，并包括如下步骤：

步骤三、提高污水流速和/或污染物浓度。