CN211521942U - 同步处理含氨废水和NOx的厌氧氨氧化生物脱氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置。该装置中，含NO_x的工业废气首先进入除尘器，通过除尘器内置滤料的过滤作用去除废气中的粉尘，随后洁净的NO_x气体通过膜曝气系统进入充满高氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，进行厌氧氨氧化反应脱氮，其出水随后进入短程反硝化反应器，将NO₂与水反应产生的硝酸盐转化为亚硝酸盐，再回流到厌氧氨氧化反应器进一步去除。本实用新型将废水生物脱氮和废气生物脱氮工艺耦合，以厌氧氨氧化反应为基础，由于处理含氨废水时不需要通过大量曝气将半量氨氮氧化为亚硝氮，较常规厌氧氨氧化工艺节约曝气能耗，并且可同步去除废气中的NO_x，具有广泛的应用前景。

Description

同步处理含氨废水和NOx的厌氧氨氧化生物脱氮装置

技术领域

本实用新型涉及一种同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化装置，适用于工业含氨废水、工业废气等生物脱氮工程。

背景技术

氮是DNA和RNA的组成部分，也是蛋白质的重要构成元素，是动植物、微生物生命活动无可替代的必需元素。在自然生境中氮素的分布极为广泛，以核酸和蛋白质这两类生命大分子构成了地球上生命的物质基础。随着科技进步和现代工业的飞速发展，人口迅速膨胀，为了增加居住面积大肆砍伐森林，石油、天然气、矿石和煤炭的开采面积越来越大，无形中加大了自然界的负荷，导致了氮素在生物圈失衡造成环境污染，氮素污染主要表现为大气污染和水体污染。

NO_x是污染大气的主要污染物之一，主要来自化石燃料燃烧和硝酸、电镀等工业排放的废气以及汽车排放的尾气。通常所说的NO_x主要包括N₂O、NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等几种，其中污染大气的主要是NO、NO₂。在高温燃烧条件下，NO_x主要以NO的形式存在，最初排放的NO_x中NO约占95％。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO₂， NO₂的颜色是红棕色的，在含量较低的情况颜色稀释显为黄色。NO_x会引起多种呼吸道疾病，是形成光化学烟雾的主要污染物，也是形成酸雨的主要酸性物质之一。NO在水中的溶解度很小，NO₂溶于水并与水反应生成硝酸和NO。

烟气脱硝是近十几年来NO_x控制措施中最重要的方法。目前，烟气脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(NSCR)、催化氧化法、电子束法(EBA)、吸附法和微生物法等几类。催化还原法和催化氧化法这两类反应由于运行成本主要受催化剂寿命的影响，为了降低成本，需寻找新型的、非贵金属的催化剂或复合型催化剂。电子束法是当今烟气脱硝的一大发展方向，可以同时处理烟气中的SO₂、NO_x和飞灰，但还存在着能耗大和氨气泄露问题。对于传统的吸附法，其工艺过程简单，投资较少，但吸附效率低、吸附剂再生是个难题，处理不当容易造成二次污染。生物法处理NO_x是一种较新的废气污染控制技术，反硝化脱氮过程是在有外加碳源的情况下，适宜的脱氮菌利用NO_x为氮源，将NO_x转化为无害的氮气及微生物的细胞质。因此，微生物法是一种可持续的、无二次污染、能耗低的新型废气脱氮工艺。

随着我国经济的高速发展，过量氮素进入水体引起的水体富营养化问题日益严重，导致城市河湖及水库水体环境质量日益恶化。污水处理厂作为氮削减的重要组成单元，是实现水体环境不被进一步破坏的重要保证。污水处理厂一般采用常规生物脱氮工艺技术即硝化-反硝化(AAO)工艺，通过硝化细菌将氨氮转化为硝态氮，然后通过反硝化细菌将硝态氮转化为氮气的生物反应过程。但城市污水处理是一种高能耗的产业之一，处理每吨污水电耗约为 0.2～0.3kWh/m³，总能耗约占全社会用电量的0.3％。另外，当前我国城市污水处理厂普遍面临进水碳源不足的问题，常常需要投加大量的化学药剂(如甲醇、乙酸钠等碳源)强化反硝化脱氮。高能耗造成污水处理运营成本高，同时也加剧了我国现阶段的能源危机。因此，节能降耗是污水处理行业迫切需要解决的问题。

近年来，新型生物脱氮工艺厌氧氨氧化法的出现，弥补了传统硝化-反硝化工艺的缺陷，提高了脱氮效率和经济性。厌氧氨氧化(ANAMMOX)作为一种以NH₄ ⁺为电子供体，NO₂ ^-为电子受体，依靠无机碳源自养，最终产生N₂的生化反应，相比传统的硝化反硝化工艺具有很大的优势，如无需碳源，节省62.5％曝气量和50％耗碱量，污泥产率低，氮素去除效率高等，是迄今为止最经济高效的污水脱氮工艺。

因此，如何将含氨废水和含NO_x废气进行高效、经济的同步处理，是本实用新型亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化生物脱氮装置，具体是含NO_x的工业废气首先进入除尘器，通过除尘器内置滤料的过滤作用去除废气中的粉尘，随后洁净的NO_x气体通过膜曝气系统进入充满高氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，进行厌氧氨氧化反应脱氮，其出水随后进入短程反硝化反应器，将NO₂与水反应产生的硝酸盐转化为亚硝酸盐，再回流至厌氧氨氧化反应器进一步去除。

传统的厌氧氨氧化过程中，底物NO₂ ^-在厌氧氨氧化菌亚硝酸盐还原酶(NirS)的作用下被还原为NO，然后和另一底物NH₄ ⁺反应进一步转化为N₂。但研究表明，在没有亚硝态氮的情况下，厌氧氨氧化菌只用NO作为最终的电子受体，就可以进行氧化氨的反应(式1)，而且氮气是唯一的最终产物，没有产生一氧化二氮和硝态氮(Hu et al.,2019)。

6NO+4NH₄ ⁺→5N₂↑+6H₂O+4H⁺ (式1)

燃煤废气中NO_x主要含有NO(95％)，该部分废气通过高含量氨氮废水(垃圾渗滤液、污泥压滤液、焦化废水等)时，在厌氧氨氧化菌的作用下可转化为无污染的氮气。

本实用新型的实用新型构思是，将废水生物脱氮和废气生物脱氮工艺耦合，以上述新发现的厌氧氨氧化反应为基础，构建同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化装置，在同一反应器内实现含氮废水跟废气的同步脱氮。尾水因NO₂与水反应生成的少量NO₃ ^-通过添加短程反硝化反应器，将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮，再回流至厌氧氨氧化反应器，即可实现深度脱氮，其出水无需后续处理即可排放。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其包括废气预处理模块、含氨废水预处理模块、厌氧氨氧化反应器和短程反硝化反应器；

所述废气预处理模块包括通过进气管路顺次相连的除尘器、风机、气体流量计和气阀；

所述废水预处理模块包括通过进水管路顺次相连的格栅、废水调节池、计量泵和进水阀；

所述厌氧氨氧化反应器包括反应器本体，反应器本体下部设有第一进水口、回流口、进气口，内底部铺设有微孔曝气系统，反应器本体内腔中在微孔曝气系统上方依次设有气体扩散内构件和三相分离器，所述的气体扩散内构件为一个或若干个导流件，其沿反应器本体内腔的高度方向交错布置，在反应器本体内腔形成折线形或螺旋形的气液上升通道，所述三相分离器位于该气液上升通道的末端顶部，三相分离器的顶部排气口连接集气袋；所述三相分离器侧部的反应器本体上开设出水口；所述进气管路经过气阀后接入进气口并与微孔曝气系统连接供气；所述进水管路经过进水阀后接入第一进水口；

所述短程反硝化反应器包括主反应器、碳源储罐、中间水池、回流水池，所述主反应器上设有第二进水口、排水口，内部设有搅拌器；所述的出水口顺次连接中间水池、进水泵和第二进水口；所述的碳源储罐通过带有碳源投加泵的投加管道连通主反应器内腔，所述排水口通过带阀门的排水管道连接回流水池的入口，回流水池的出口通过带回流泵和回流阀的回流管道连接所述的回流口。

作为优选，所述的微孔曝气系统采用膜片式微孔曝气器。

作为优选，所述的除尘器采用布袋除尘器。

作为优选，所述的集气袋上设有NO_x气体在线检测仪，用于检测袋内的NO_x气体浓度。

作为优选，所述厌氧氨氧化反应器的反应器本体侧壁上设有若干个不同高度的第一取样口。

作为优选，所述短程反硝化反应器的主反应器侧壁上设有若干个不同高度的第二取样口。

作为优选，所述的碳源投加泵采用蠕动泵。

作为优选，所述的气体扩散内构件为若干个沿反应器本体内腔的高度方向布置的L型导流板，且任意相邻两个L型导流板的朝向相反。

作为优选，所述的气体扩散内构件为螺旋蛟龙，螺旋蛟龙与反应器本体同轴布置，且其等效外径略小于所述反应器本体内腔的内径。

本实用新型的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述厌氧氨氧化生物脱氮装置的含氨废水和含NO_x废气同步处理方法，其步骤如下：

1)分别将厌氧氨氧化颗粒污泥和短程反硝化污泥投加至厌氧氨氧化反应器和短程反硝化反应器中，并控制投加后厌氧氨氧化反应器和短程反硝化反应器中的混合液污泥浓度分别为15.0～30.0g/L和2.0～5.0g/L；

2)将待处理的含氨废水经格栅去除悬浮物后泵入废水调节池，在NO_x废气进入厌氧氨氧化反应器前开启计量泵，控制厌氧氨氧化反应器中初始废水体积占反应器总有效容积的 3/4～4/5；

3)同时打开进水阀和气阀，将调节池中的含氨废水泵入厌氧氨氧化反应器，同时将除尘后的NO_x气体引入反应器内腔，调节计量泵和风机的流速，控制输入厌氧氨氧化反应器的 NH₄ ⁺与NO质量浓度比为0.3～0.4，含氨废水在厌氧氨氧化反应器内的水力停留时间HRT为 5～7h；进水中NH₄ ⁺与NO被厌氧氨氧化菌利用，以NO作为最终的电子受体进行氧化氨的反应，将接触到的氨氮和NO转化为氮气，而NO_x中的NO₂气体溶于水并与水反应生成硝酸盐氮和NO；

4)厌氧氨氧化反应器处理后的废水由出水口排出进入中间水池，再通过进水泵将中间水池内废水泵入短程反硝化反应器，同时打开碳源投加泵，将碳源储罐内有机物泵入短程反硝化反应器中，打开搅拌器，缺氧搅拌10～30min，通过短程反硝化的作用将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮后，关闭搅拌器，沉淀15～40min后将上清液通过排水口排入回流水池；在处理过程中，控制碳源投加量使投加后短程反硝化反应器中COD质量浓度与硝酸盐氮质量浓度比为 2.5～3.5，污泥龄为20～50天；

5)打开回流阀，通过回流泵将回流水池内废水连续泵入厌氧氨氧化反应器，出水回流比为1:0.5～1:1，含有亚硝酸盐氮的回流水与原水混合，以原水中的NH₄ ⁺为电子供体，回流水中的NO₂ ^-为电子受体，通过厌氧氨氧化作用被同步转化为N₂，完成深度处理。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下优点：

一、厌氧氨氧化菌在没有亚硝态氮的情况下，利用NO作为最终的电子受体，就可以进行氧化氨的反应，因此处理含氨废水时不需要通过大量曝气过程将半量氨氮氧化为亚硝氮，较常规厌氧氨氧化工艺节约曝气能耗，并且可同步去除废气中的NO，具有广泛的应用前景；

二、同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化生物脱氮装置产生的氮气是唯一的最终产物，没有产生一氧化二氮和硝态氮。常规生物反硝化产生的一氧化二氮是强温室气体，增温潜势是二氧化碳的298倍，而硝态氮的处理无疑又增加了运行成本，因此本实用新型具有经济高效、环境友好等优点；

三、通过提高短程反硝化反应器出水回流到厌氧氨氧化反应器的流量，可以获得较低的出水硝酸盐氮浓度，无需消耗大量外加碳源，节省运行费用并实现高氨氮废水的深度脱氮；

四、厌氧氨氧化菌为自养微生物，其倍增时间长，污泥产率低；此外，短程反硝化由于只进行硝酸盐氮到亚硝酸盐氮的还原，碳源耗量少，污泥产量相比于完全反硝化也较低，因此该工艺能大大减少剩余污泥产量，降低污泥后续处理费用和能耗；

五、本实用新型通过设置L型或者S螺旋型的气体内构件，可以减缓NO气体在厌氧氨氧化反应器中向上扩散的速度，增加厌氧氨氧化菌跟NO的接触时间，提高厌氧氨氧化菌对 NO的吸收和转化效率。

附图说明

图1为一种同步处理含氨废水和含NOx废气的厌氧氨氧化生物脱氮装置的结构示意图。

图2为S螺旋型高效气体扩散内构件示意图。

图中附图标记为：废气预处理模块A、废水预处理模块B、厌氧氨氧化反应器C、短程反硝化反应器D、除尘器1、风机2、气体流量计3、气阀4、格栅5、废水调节池6、计量泵 7、进水阀8、第一进水口9、回流口10、进气口11、微孔曝气系统12、第一取样口13、气体扩散内构件14、三相分离器15、排气口16、集气袋17、NO_x气体在线检测仪18、出水口 19、第二进水口20、排水口21、碳源投加泵22、碳源储罐23、搅拌器24、第二取样口25、中间水池26、回流水池27、进水泵28、回流泵29、回流阀30。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，为本实用新型的一个较佳实施例中提供的一种同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，该装置的主要结构包括废气预处理模块A、含氨废水预处理模块 B、厌氧氨氧化反应器C和短程反硝化反应器D四大部分。下面对各部分的具体结构形式进行详细说明。

废气预处理模块A包括除尘器1、风机2、气体流量计3和气阀4，其中除尘器1、风机2、气体流量计3和气阀4通过进气管路顺次相连，除尘器1用于对进入的NO_x气体进行除尘，风机2用于提供进风的动力，气体流量计3用于对进入的含NO_x气体进行准确计量同时配合气阀4和风机2对流量进行调节。含NO_x气体可以来自燃煤废气，其中NO_x主要含有 NO(95％)和NO₂(5％)。本实施例中，除尘器1采用布袋除尘器，含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。袋式除尘器能耗少，占地面积少，可节省大量投资和维护成本，而且具有极高的净化效率，可达99.9％以上。

废水预处理模块B包括格栅5、废水调节池6、计量泵7和进水阀8，其中格栅5、废水调节池6、计量泵7和进水阀8通过进水管路顺次相连，格栅5用于对进入的待处理含氨废水进行过滤，废水调节池6用于对废水进行匀质调节从而避免水质波动，计量泵7用于对进入的含氨废水进行准确计量输送同时配合进水阀8进水量进行控制。含氨废水可以来自垃圾渗滤液、污泥压滤液、焦化废水等排水。

厌氧氨氧化反应器C包括柱塔形式的反应器本体，反应器本体下部设有第一进水口9、回流口10、进气口11，内底部铺设有微孔曝气系统12，本实施例中，微孔曝气系统12采用膜片式微孔曝气器，曝气气泡直径小，气液接触面面积大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强。较常规产品固定螺旋曝气器，散流曝气器和穿孔管曝气器能耗降低40％。进气管路经过气阀4后接入进气口11并与微孔曝气系统12连接供气，进水管路经过进水阀8后接入第一进水口9。

厌氧氨氧化反应器C的反应器本体内腔中在微孔曝气系统12上方依次设有气体扩散内构件14和三相分离器15，其中气体扩散内构件14的主要作用是促进NO气体与废水中厌氧氨氧化颗粒污泥的传质接触，它可以是一个或若干个导流件，其布置形式是沿反应器本体内腔的高度方向交错布置，在反应器本体内腔形成折线形或螺旋形的气液上升通道。在本实施例中，气体扩散内构件14为多个沿反应器本体内腔的高度方向布置的L型导流板，且任意相邻两个L型导流板的朝向相反，如图1中所示。通过构建这种气液上升通道，可以减缓NO 气体在厌氧氨氧化反应器中向上的扩散速度，增加厌氧氨氧化菌跟NO的接触时间，提高厌氧氨氧化菌对NO的吸收和转化效率。因此，气液上升通道是厌氧氨氧化反应的主场所，进水中NH₄ ⁺与NO被厌氧氨氧化菌利用，以NO作为最终的电子受体进行氧化氨的反应，将接触到的氨氮和NO转化为氮气，而NO_x中少量的NO₂气体则溶于水，并与水反应生成硝酸盐氮和NO，NO又再次被厌氧氨氧化菌利用。优选地，L型导流板上可预接种厌氧氨氧化菌生物膜，以快速提高NO在生物膜细胞间的扩散能力。

三相分离器15位于该气液上升通道的末端顶部，三相分离器15的顶部排气口16连接集气袋17，而三相分离器15侧部的反应器本体上开设出水口19，气液上升通道末端出来的气液固混合物会在三相分离器15处出现分离，气体被集气袋17收集，液体从出水口19排出，而污泥则重新沉降回气液上升通道。因此，最佳反应状态下，集气袋17中仅有N₂气而没有 NO，但反应的波动实际上会导致工艺偏离最佳反应状态。因此，集气袋17中不断收集气体又不断将其排出，在集气袋17上设有一个NO_x气体在线检测仪18，用于检测袋内的实时NO_x气体浓度，当袋内NO浓度超过限排阈值时，需要及时降低风机2的鼓风流速。

需要注意的是，厌氧氨氧化反应器C的出水中依然含有部分因NO₂气体溶于水生成的硝酸盐，此部分硝酸盐需要进行深度处理。在本实用新型中，该深度处理是依赖于短程反硝化反应器D与厌氧氨氧化反应器C的配合实现的。

短程反硝化反应器D包括主反应器、碳源储罐23、中间水池26、回流水池27，其中主反应器上设有第二进水口20、排水口21，内部设有搅拌器24。厌氧氨氧化反应器C的出水口19连接中间水池26，使出水暂时存储于中间水池26中，而中间水池26中的水则通过进水泵28泵入短程反硝化反应器D的第二进水口20中，进行深度处理。短程反硝化可以将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮，该反应需要一定的外部碳源，因此通过设置一个碳源储罐23来存储碳源溶液，碳源溶液可以是甲醇、葡糖糖、乙酸钠之类的有机物。碳源储罐23通过带有碳源投加泵22的投加管道连通主反应器内腔，碳源投加泵22优选采用可定量的蠕动泵，使其能够将碳源定量投加至主反应器内，保证短程反硝化的进行。短程反硝化反应后的废水通过排水口21排出，排水口21通过带阀门的排水管道连接回流水池27的入口，而回流水池27 的出口通过带回流泵29和回流阀30的回流管道连接厌氧氨氧化反应器C的反应器本体底部的回流口10。由此，厌氧氨氧化反应器C排出的硝酸盐氮NO₃ ^-被转化为亚硝酸盐NO₂ ^-，重新回到自身内腔，而在传统的厌氧氨氧化过程中，底物NO₂ ^-在厌氧氨氧化菌亚硝酸盐还原酶 (NirS)的作用下被还原为NO，然后和原水中本身存在的另一底物NH₄ ⁺反应进一步转化为 N₂，完成了NO₃ ^-的深度处理。而短程反硝化由于只进行硝酸盐氮到亚硝酸盐氮的还原，碳源耗量少，污泥产量相比于完全反硝化也较低，因此该工艺能大大减少剩余污泥产量，降低污泥后续处理费用和能耗。

在本实施例中，厌氧氨氧化反应器C的反应器本体侧壁上优选设有若干个不同高度的第一取样口13，同样的短程反硝化反应器D的主反应器侧壁上设有若干个不同高度的第二取样口25，以便于对两个反应器进行定时取样检测，分析其反应状态，进而对其进行调控。

因此，上述装置同步处理含氨废水和含NO_x废气的厌氧氨氧化生物脱氮的运行原理如下：首先将含NO_x的工业废气排入布袋除尘器，含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。随后洁净的NO_x气体通过膜片式微孔曝气器进入充满高氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，厌氧氨氧化菌将接触到的氨氮和NO转化为氮气，通过控制废水的进水流量和废气流量可以获得良好的氨氮和NO 去除效果。NO_x中含有的少量NO₂气体易溶于水并与水反应生成硝酸盐氮和NO，为实现深度脱氮，将厌氧氨氧化过程的出水作为短程反硝化反应器的进水，通过短程反硝化的作用将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮，然后再回流到厌氧氨氧化反应器与原水中氨氮得到同步去除。根据进水水质和氨氮浓度，可调节短程反硝化出水回流至厌氧氨氧化反应器的流量，使系统最终出水含有较低浓度的硝酸盐氮，最终实现达标排放。

基于上述厌氧氨氧化生物脱氮装置的运行原理，本实用新型提供了一种含氨废水和含 NO_x废气同步处理方法，其步骤如下：

1)分别将厌氧氨氧化颗粒污泥和短程反硝化污泥投加至厌氧氨氧化反应器C和短程反硝化反应器D中，并控制投加后厌氧氨氧化反应器C和短程反硝化反应器D中的混合液污泥浓度分别为15.0～30.0g/L和2.0～5.0g/L；

2)将待处理的含氨废水经格栅5去除悬浮物后泵入废水调节池6，在NO_x废气进入厌氧氨氧化反应器C前开启计量泵7，控制厌氧氨氧化反应器C中初始废水体积占反应器总有效容积的3/4～4/5；

3)同时打开进水阀8和气阀4，将调节池6中的含氨废水泵入厌氧氨氧化反应器C，同时将除尘后的NO_x气体引入反应器内腔，调节计量泵7和风机2的流速，控制输入厌氧氨氧化反应器C的NH₄ ⁺与NO质量浓度比为0.3～0.4，含氨废水在厌氧氨氧化反应器C内的水力停留时间HRT为5～7h；进水中NH₄ ⁺与NO被厌氧氨氧化菌利用，以NO作为最终的电子受体进行氧化氨的反应，将接触到的氨氮和NO转化为氮气，而NO_x中的NO₂气体溶于水并与水反应生成硝酸盐氮和NO；

4)厌氧氨氧化反应器C处理后的废水由出水口19排出进入中间水池26，再通过进水泵28将中间水池26内废水泵入短程反硝化反应器D，同时打开碳源投加泵22，将碳源储罐23内有机物泵入短程反硝化反应器D中，打开搅拌器24，缺氧搅拌10～30min，通过短程反硝化的作用将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮后，关闭搅拌器24，沉淀15～40min后将上清液通过排水口21排入回流水池27；在处理过程中，控制碳源投加量使投加后短程反硝化反应器C中COD质量浓度与硝酸盐氮质量浓度比为2.5～3.5，污泥龄为20～50天；

5)打开回流阀30，通过回流泵29将回流水池27内废水连续泵入厌氧氨氧化反应器C，出水回流比为1:0.5～1:1，含有亚硝酸盐氮的回流水与原水混合，以原水中的NH₄ ⁺为电子供体，回流水中的NO₂ ^-为电子受体，通过厌氧氨氧化作用被同步转化为N₂，完成深度处理。

下面基于本实施例所述的生物脱氮装置，将其应用于具体的处理场景中，以展示其技术效果。

实施例：

本实施例中试验用NO_x废气为实验室模拟NO和NO₂混合气体，其中NO浓度为2400mg/m³，NO₂为100mg/m³，保护气为N₂。具体配制方式为N₂(纯度99.9％)流速为500L/min，NO(纯度99.9％)流速为945mL/min，NO₂(纯度99.9％)流速为24.4mL/min，三种气体在 8m³储气袋中混合均匀备用。实验用含氨废水为模拟污泥压滤液，平均氨氮浓度为700mg/L， COD平均浓度为50mg/L，碱度为3000mg/L(以CaCO₃计)。

试验用厌氧氨氧化反应器采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB)，有效容积为8L，水力停留时间HRT为6h；短程反硝化反应器为序批式反应器(SBR)，有效容积为10L，每周期3h，排水比为80％。

具体操作过程如下：

1)分别将厌氧氨氧化颗粒污泥和短程反硝化污泥投加至厌氧氨氧化反应器和短程反硝化反应器中，测定结果表明接种厌氧氨氧化颗粒污泥的优势菌种为CandidatusKuenenia，其相对丰度>25％；短程反硝化污泥的优势菌种为Proteobacteria Thauera，其相对丰度>60％。控制投加后各反应器混合液污泥浓度MLSS分别为25.0g/L和3.5g/L。

2)含氨废水泵入废水调节池，在NO_x废气进入厌氧氨氧化反应器前开启计量泵，初始厌氧氨氧化反应器中废水体积占反应器总有效体积的4/5。

3)同时打开进水阀跟进气阀，将调节池中的含氨废水泵入厌氧氨氧化反应器，进水泵流量为1.33L/h，同时将NO_x混合气体引入反应器，风机流速为1.25m³/h，控制厌氧氨氧化反应器进水处NH₄ ⁺与NO质量浓度比为0.35(理论摩尔比为2:3)。含氨废水在厌氧氨氧化反应器内的水力停留时间HRT为6h。对厌氧氨氧化反应器排出的气体进行在线监测，当NO 浓度超过限排阈值时及时降低风机流速和进水流速，增加含氨废水在反应器内的停留时间。

4)厌氧氨氧化反应器内废水由出水管以恒定速率1.83L/h排出进入中间水池，打开短程反硝化进水泵将中间水池内废水泵入短程反硝化反应器，同时将碳源储罐内甲醇泵入短程反硝化反应器中，碳源投加后短程反硝化反应器中COD质量浓度与硝酸盐氮质量浓度比为3.0，缺氧搅拌10min后关闭搅拌器，沉淀30min后将上清液排入回流水池。

5)回流水池内废水以0.5L/h的流速泵入厌氧氨氧化反应器，出水回流比为1：0.6。

连续试验结果表明：

该脱氮装置在室温下运行(26～32℃)，进气NO_x浓度为2500mg/m³，进水氨氮浓度为700mg/L，短程反硝化反应器污泥龄为40天时，稳定运行3.5个月的结果表明：系统排气中主要是N₂，NO的浓度小于120mg/L，NO₂未检出，氮氧化物浓度远低于《大气污染物排放标准1996》中关于NO_x的排放阈值；系统出水总氮平均浓度小于16.5mg/L，硝酸盐氮平均浓度11.4mg/L，平均总氮去除率为97.6％，出水水质达到国家一级B标准，实现了含氨废水跟含NO_x废气同步生物脱氮。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。例如图1中气体扩散内构件14虽然采用倒L型，但其也可以采用图2所示的S螺旋型，也就是采用螺旋蛟龙，螺旋蛟龙与反应器本体同轴布置，且其等效外径略小于反应器本体内腔的内径，尽量防止气体可以通过两者间隙直线穿过内腔。

因此，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，包括废气预处理模块(A)、含氨废水预处理模块(B)、厌氧氨氧化反应器(C)和短程反硝化反应器(D)；

所述废气预处理模块(A)包括通过进气管路顺次相连的除尘器(1)、风机(2)、气体流量计(3)和气阀(4)；

所述废水预处理模块(B)包括通过进水管路顺次相连的格栅(5)、废水调节池(6)、计量泵(7)和进水阀(8)；

所述厌氧氨氧化反应器(C)包括反应器本体，反应器本体下部设有第一进水口(9)、回流口(10)、进气口(11)，内底部铺设有微孔曝气系统(12)，反应器本体内腔中在微孔曝气系统(12)上方依次设有气体扩散内构件(14)和三相分离器(15)，所述的气体扩散内构件(14)为一个或若干个导流件，其沿反应器本体内腔的高度方向交错布置，在反应器本体内腔形成折线形或螺旋形的气液上升通道，所述三相分离器(15)位于该气液上升通道的末端顶部，三相分离器(15)的顶部排气口(16)连接集气袋(17)；所述三相分离器(15)侧部的反应器本体上开设出水口(19)；所述进气管路经过气阀(4)后接入进气口(11)并与微孔曝气系统(12)连接供气；所述进水管路经过进水阀(8)后接入第一进水口(9)；

所述短程反硝化反应器(D)包括主反应器、碳源储罐(23)、中间水池(26)、回流水池(27)，所述主反应器上设有第二进水口(20)、排水口(21)，内部设有搅拌器(24)；所述的出水口(19)顺次连接中间水池(26)、进水泵(28)和第二进水口(20)；所述的碳源储罐(23)通过带有碳源投加泵(22)的投加管道连通主反应器内腔，所述排水口(21)通过带阀门的排水管道连接回流水池(27)的入口，回流水池(27)的出口通过带回流泵(29)和回流阀(30)的回流管道连接所述的回流口(10)。

2.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的微孔曝气系统(12)采用膜片式微孔曝气器。

3.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的除尘器(1)采用布袋除尘器。

4.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的集气袋(17)上设有NO_x气体在线检测仪(18)，用于检测袋内的NO_x气体浓度。

5.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应器(C)的反应器本体侧壁上设有若干个不同高度的第一取样口(13)。

6.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述短程反硝化反应器(D)的主反应器侧壁上设有若干个不同高度的第二取样口(25)。

7.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的碳源投加泵(22)采用蠕动泵。

8.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的气体扩散内构件(14)为若干个沿反应器本体内腔的高度方向布置的L型导流板，且任意相邻两个L型导流板的朝向相反。

9.如权利要求1所述的同步处理含氨废水和NO_x的厌氧氨氧化生物脱氮装置，其特征在于，所述的气体扩散内构件(14)为螺旋蛟龙，螺旋蛟龙与反应器本体同轴布置，且其等效外径略小于所述反应器本体内腔的内径。

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