[发明专利]一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置和运行方法

权利要求书

1.一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置，其特征是该装置设有进水水箱（1）、进水泵（2）、反应器（3）、沉淀池（4）、恒温循环水箱（5）、气泵（6）、污泥回流泵（7）、在线pH调节装置（8）、进碱泵（9）、加药箱（10）、好氧区在线溶解氧测定仪（11）、缺氧区在线溶解氧测定仪（12）、搅拌控制器（13），反应器（3）内部设置有生物膜组件（14）、导气管（15）、三相分离器（16）、环形微孔曝气管（17）、搅拌轴（18）、搅拌桨（19）；所述进水水箱（1）储存高浓度氨氮废水，并通过进水泵（2）及进水管道与反应器（3）连通，进水泵（2）用于控制废水流量；沉淀池（4）的底部和污泥回流泵（7）相连通，其上部通过管道同反应器（3）相连通；气泵（6）通过相应的管路与环形微孔曝气管（17）相连通，负责向反应器（3）内供氧，pH调节装置（8）通过进碱泵（9）与加药箱（10）相连，加药箱（10）储存人工配置的碱液；所述反应器（3）宏观上由上下两段通过法兰盘堆叠而成，每段均由其内筒（20、21）和外筒（22、23）两个部分组成；上段采用固定床反应器型式，即在该区段设置生物膜组件（14），下段采用流化床反应器型式，带有加热功能的恒温循环水箱（5）通过管道与内筒（20、21）、外筒（22、23）间形成的中空空间连通，内外筒间注满恒温循环水，以保持反应器（3）内的温度在预设范围之内；反应器（3）的内筒（20、21）在其垂直方向上存在溶解氧梯度，形成上部生物膜好氧区、中部过渡区和下部颗粒污泥缺氧区，所述上部生物膜好氧区设有环形微孔曝气管（17），沿反应器内壁均匀曝气，并安装有好氧区在线溶解氧测定仪（11）；所述中部过渡区设置三相分离器（16），三相分离器（16）由集气罩（16-1）、导流板（16-2）组成，集气罩（16-1）通过自身所设的夹板（24）固定于反应器（3）的内壁上，并与导气管（15）连通，导气管（15）设置在反应器（3）的中轴线上；所述下部颗粒污泥缺氧区采用流化床反应器型式，游离态的颗粒污泥通过搅拌桨（19）的机械搅拌作用实现流态化的强化效果，缺氧区在线溶解氧测定仪（12）的探头自上深入到此区域；反应器顶端设有安装导角（25），以其防止水流死角的产生；所述反应器（3）的高径比为4.2，上段固定床反应器、下段流化床反应器均占反应器总高度的50%，生物膜好氧区高度约为内筒高度的30%-40%，中部过渡区高度约为内筒高度的20%，颗粒污泥缺氧区高度约为内筒高度的40%-50%；所述生物膜组件（14）由填料和骨架框组合而成，竖直放置于生物膜区，捆绑固定于导气管（15）外壁，水平面呈旋转放射状，使用单毛长度约1cm的聚丙烯纤维填料形成生物膜，填料缠绕在骨架框上，填料填充比为该区域的60%-70%；所述环形微孔曝气管（17）放置于三相分离器（16）底端夹角处；所述搅拌轴（18）设置在反应器本体中轴线上、距底部的15%高度处安装搅拌桨（19），搅拌桨（19）在搅拌轴（18）的带动下同步旋转，通过搅拌控制器（13）控制转速；所述污泥回流泵（7）与沉淀池（4）底部连通，需通过调节使回流污泥与进水保持1：1的回流比；所述pH调节装置（8）设有pH进碱阈值，通过进碱泵（9）泵入外加碱液调整并维持反应器内部pH值。

2.一种根据权利要求1所述的一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置的运行方法，其特征是包括以下步骤：

⑴启动装置：接种污泥有厌氧氨氧化污泥和硝化污泥两类，按照一定的比例均匀混合后加入反应器内筒，为反应器提供2.7g-MLSS/L的初始厌氧氨氧化污泥浓度和0.5g-MLSS/L的初始硝化污泥浓度；而后通入人工配置的模拟废水，其组分为：NH₄⁺-N50-200mg/L，KHCO₃500mg/L，KH₂PO₄54mg/L，FeSO₄·7H₂O9mg/L，EDTA5mg/L，CaCl₂4mg/L，MgSO₄·7H₂O4mg/L，CoCl₂·6H₂O1mg/L，NaCl4mg/L；废水从反应器底部进入，然后通过集气罩（16-1）和导流板（16-2）之间的缝隙进入固定床，通过曝气作用上升到顶部后，一部分水流折返，经导气管（15）下降进入流化床形成循环，另一部分则通过出水口进入沉淀池；好氧段溶解氧浓度控制在1-2mg/L，缺氧段溶解氧浓度控制在0-0.5mg/L，反应器运行参数为pH值7.4-7.6，反应器温度33-37℃；当总氮去除率达80%时则认为启动成功；

⑵调控运行：好氧段溶解氧浓度控制在1-2mg/L，缺氧段溶解氧浓度控制在0-0.5mg/L；采用连续进水方式，人工模拟废水组分为NH₄⁺-N200-1000mg/L，KHCO₃500mg/L，KH₂PO₄54mg/L，FeSO₄·7H₂O9mg/L，EDTA5mg/L，CaCl₂4mg/L，MgSO₄·7H₂O4mg/L，CoCl₂·6H₂O1mg/L，NaCl4mg/L；反应器运行参数为pH值7.4-7.6，反应器温度33-37℃，当进水NH₄⁺-N为200-400mg/L时，水力停留时间为2.3-7.2h；当进水NH₄⁺-N为400-1000mg/L时，水力停留时间为7.2-15.4h；每天监测反应器进水和出水的氨氮、亚硝氮、硝氮浓度，连续三天反应器出水数据（氨氮、亚硝氮、硝氮浓度）稳定且氨氮去除率达90%、总氮去除率达80%以上时，即通过增加进水浓度或增加流量（降低水力停留时间）的方式提高反应器负荷。