[发明专利]一种脱氮好氧颗粒污泥反应器及污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体为一种脱氮好氧颗粒污泥反应器及污水处理方法。

背景技术

近年来，随着城镇化发展，我国水体污染已由COD为代表的“有机物污染”向氮素污染的“富营养化污染”转化。水体环境中氮素污染严重，氮素超标所导致的湖泊藻类爆发及沿海“赤潮”频频发生，但我国目前较多的传统活性污泥法污水处理厂工艺仍不具有高效的脱氮能力，污水处理厂尾水达标排放成为迫切需要解决的问题。传统活性污泥工艺对总氮去除效率较低，为提高脱氮效果，在传统活性污泥工艺的基础上开发了强化脱氮工艺（如厌氧-缺氧-好氧工艺），通过设置具有不同溶解氧含率的反应单元来实现微生物功能分区，进而实现反硝化脱氮。由于需要建设独立反应单元及污泥回流，强化脱氮工艺增加了建设及运行费用。另一方面，市政污水尤其是小城镇生活污水具有COD低氨氮高的特点，往往需要在反硝化过程中投加碳源，从而增加了脱氮的成本。

好氧颗粒污泥具有致密的结构，良好的沉降性能，抗冲击能力及良好的污染物处理能力。其内部由于传质阻力对溶解氧的限制，具有由外向内形成好氧区-缺氧区结构，为脱氮微生物群落提供了合适的生存环境，颗粒内部存在同步硝化反硝化作用，使好氧颗粒污泥具有良好的脱氮效果，且无须额外设置反硝化池及外碳源投加。由于好氧颗粒污泥工艺无需独立设置二沉池及反硝化池，其减少了75%的占地面积及50%的能耗。

目前好氧颗粒污泥法主要应用于屠宰，酿造等高强度废水处理（容积负荷3 kg/COD·m³·d以上），具有良好的污染物脱除效果。但在低强度进水条件（容积负荷1.5 kg/COD·m³·d以下）下，好氧颗粒污泥存在总氮去除效果处理差的问题。目前，我国大多数市政污水处理厂进水浓度及负荷均较低（进水COD小于500mg/L，容积负荷小于1.5 kg/COD·m³·d），对好氧颗粒污泥工艺的应用造成了制约。高强度进水条件下，好氧颗粒污泥生长速率快，从而形成粒径较大的致密颗粒（平均粒径可达1cm以上）。传质阻力的限制使溶解氧无法渗透入颗粒内部，在颗粒结构中形成了由外向内的好氧-缺氧区，为脱氮微生物群落提供了合适的生存环境，从而具有良好同步脱氮效果。而在低强度进水条件下，好氧颗粒污泥生长变慢，形成的颗粒粒径小（平均粒径小于0.5mm），传质阻力低，使溶解氧能渗透进入颗粒内部。同时，低强度进水条件下COD及氨氮被迅速氧化，使反应器中溶解氧含量迅速回升，进一步促进了溶解氧在颗粒内部的传质，抑制了同步硝化反硝化作用。通过降低曝气强度能降低溶解氧含量，但同时降低了水力剪切。研究表明高水力剪切有利于胞外聚合物的产生，其作用是提高了好氧颗粒污泥的疏水性，降低了表面吉布斯自由能，增强了污泥亲和力，进而促进颗粒化。当水力剪切降低时，好氧颗粒污泥的稳定性迅速下降，容易导致颗粒污泥失稳解体。因此在低COD高氨氮的低强度进水条件下，如何提升好氧颗粒污泥脱氮效果成为主要研究问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种脱氮好氧颗粒污泥反应器及污水处理方法的技术方案，其通过降低反应器底部溶解氧产生缺氧分区，限制溶解氧在颗粒内部的渗透从而形成好氧-缺氧区，强化低强度进水条件下同步脱氮及总氮去除效果。

所述的一种脱氮好氧颗粒污泥反应器，其特征在于包括用于接种好氧颗粒污泥的反应器主体，反应器主体底部设置进水口、顶部设置液位计，反应器主体中部设置出水口，反应器主体腔体内设置曝气装置，曝气装置设置在反应器主体总高度1/3-1/4位置，反应器主体底部与曝气装置之间每隔反应器主体总高度1/8-1/10位置设置一个环状导流槽，环状导流槽固定在反应器主体内壁上，曝气装置通过进气管与鼓风机连接，进水口通过进水管与进水泵连接，进水泵与污水配水池连接；还包括控制器，控制器与进水泵、鼓风机、液位计控制连接。

所述的一种脱氮好氧颗粒污泥反应器，其特征在于反应器主体的高度和内径的比值为5-7:1。

所述的一种脱氮好氧颗粒污泥反应器，其特征在于曝气装置设置在反应器主体总高度1/3-1/4位置，使得反应器主体腔体上部成为好氧区，腔体下部成为缺氧区。

所述的一种脱氮好氧颗粒污泥反应器，其特征在于所述的环状导流槽向反应器主体腔体内倾斜设置，环状导流槽与水平面的夹角为40-50度，环状导流槽的宽度为反应器主体内径的1/9-1/11。