[发明专利]一体式膨胀颗粒污泥床-膜生物反应器全程自养脱氮装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及一种一体式膨胀颗粒污泥床-膜生物反应器全程自养脱氮装置及其工艺。

背景技术

近年来，水体氮素污染问题日益严重。传统的硝化/反硝化生物脱氮工艺具有设备多、流程长、高基建投资、高能耗、高物耗等缺点，已不能满足当今社会走可持续发展道路的要求。现在，人们亟需更好、更有效的生物脱氮新工艺。

厌氧氨氧化过程可以实现不需外加碳源的完全自养脱氮，大幅度减少曝气量和污泥产量，且避免了二氧化碳的排放，是目前已知最为经济的低碳生物脱氮途径。目前荷兰、瑞士、德国、日本已将该技术运用到污泥消化液、垃圾渗沥液、养猪废水、石化废水等高浓度氨氮废水的处理，并且已建成9个工业化规模的厌氧氨氧化工艺处理装置。然而，厌氧氨氧化菌的倍增时间长达11-13天，种泥不足、反应器启动时间长是厌氧氨氧化技术在工程推广及应用中凸显出来的共性问题；厌氧氨氧化反应在以氨氮和亚硝酸盐氮同时作为基质的条件下进行，完善亚硝化控制条件及亚硝化与厌氧氨氧化耦合技术是实现高氨氮废水完全自养高效处理的关键。

全程自养脱氮技术是一种以厌氧氨氧化技术为核心的污水处理技术。它是将好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌耦合来处理低碳氮比污水，即首先在氧限条件下，好氧氨氧化菌将进水中近半数的氨氮转化成亚硝酸盐氮，而后在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌将生成的亚硝酸盐氮与剩余的氨氮一起转化成氮气。颗粒污泥有利于实现外部好氧、内部厌氧的环境，该条件有利于亚硝化反应与厌氧氨氧化反应同时进行，从而达到最大的氮去除效率。膨胀颗粒污泥床工艺适合培养颗粒污泥。但常温下，好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌倍增时间长(尤其是倍增时间长达数周的厌氧氨氧化菌)是该技术大规模应用的限制因素。且反应器中连续有少量全程自养脱氮微生物随出水流失，以及由于颗粒污泥上浮或由于进水条件不稳使颗粒破碎、沉降性变差造成的大量污泥流失，严重影响反应器的启动及稳定运行。于是，保持反应器内有足够的微生物是全程自养脱氮工艺稳定运行的关键。

膜生物反应器是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的废水处理系统。它不但可以实现污染物的有效降解，而且可以实现反应器内微生物的有效截留，适合用于培养增长缓慢的好氧氨氧化菌及厌氧氨氧化菌。但是，膜污染问题是影响膜生物反应器长期稳定运行的主要因素。自从膜生物反应器诞生以来，曝气冲刷是控制膜污染最主要、最普遍的方式。而全程自养脱氮过程需要的条件是氧限条件，该气量不足以满足缓解膜污染。

发明内容

本发明目的是提供一种可以实现含氮污水氮素的有效自养去除，同时可以有效截留微生物并缓解膜污染的一体式膨胀颗粒污泥床-膜生物反应器全程自养脱氮装置及其工艺。该装置及工艺降低能耗、节约成本、操作简单、易于实现。

本发明提供一种一体式膨胀颗粒污泥床-膜生物反应器全程自养脱氮装置及其工艺，技术方案是：

一体式膨胀颗粒污泥床-膜生物反应器全程自养脱氮装置，包括反应器、气/液分离槽、三相分离装置、膜组件、空气泵、空气流量计、穿孔曝气管、进水泵、回流泵和出水泵。反应器分为上部膜过滤功能区和下部全程自养脱氮功能区，上部膜过滤功能区和下部全程自养脱氮功能区之间设置三相分离装置。反应器上部外接气/液分离槽，气/液分离槽的底部一侧设置出水口，通过管路与反应器底部的进水口相连，且管路设置回流泵。膜组件位于上部膜过滤功能区内，其出水口连接有出水泵。膜组件下方邻近膜组件的部位设置有穿孔曝气管，穿孔曝气管的一端从反应器侧壁穿出，与空气泵相连，且管路设置有空气流量计。反应器底部设置进水口，进水口与回流管、进水管通过三通相连。反应器顶部设有溢流口，防止因故障或其它因素造成污水漫出反应器。