[发明专利]一种气浮式半短程硝化‑厌氧氨氧化反应器

说明书

技术领域

本发明属于废水生物脱氮技术领域，特别涉及一种气浮式半短程硝化-厌氧氨氧化反应器。

背景技术

厌氧氨氧化是一种新型生物脱氮工艺，它能够在厌氧条件下以氨为电子供体将亚硝酸盐还原为氮气。相比于传统生物脱氮工艺，厌氧氨氧化具有脱氮效果好，剩余污泥产量少，运行成本低等优点，拥有良好的工业应用前景。然而，亚硝酸盐来源不足成为厌氧氨氧化工艺单独运行的瓶颈。氨氮完全转化成亚硝酸盐，称为完全亚硝化；氨氮50-57％转化成亚硝酸盐，称为半短程硝化。氨氮通过完全亚硝化，然后进行反硝化可减少25％氧气供给和40％有机碳源消耗。半短程硝化与厌氧氨氧化耦合工艺，可在传统短程硝化反硝化工艺的基础上再减少60％有机碳源消耗。

近几年，随着对半短程硝化与厌氧氨氧化及其组合工艺的研究相对深入，在单一反应器中实现半短程硝化和厌氧氨氧化的耦合工艺探究逐渐取代半短程硝化与厌氧氨氧化组合串联工艺，成为国内外学者探究的热点。半短程硝化反应器和厌氧氨氧化反应器种类繁多，相应的一体化半短程硝化-厌氧氨氧化反应器也得到不同程度的集成开发；相比于半短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器组合串联工艺，一体化半短程硝化-厌氧氨氧化反应器能够进一步缩减占地面积；然而，相应的作用菌群(好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌)仍然集中分布在一体化反应器的不同空间位置，致使反应器结构复杂化，不利于其大规模推广应用。与组合工艺相比，半短程硝化和厌氧氨氧化耦合工艺具有更大的去除效能。同时，在单一反应器中能够同时富集好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的反应器类型稀少。因此，半短程硝化和厌氧氨氧化耦合工艺具备更大的需求空间，相应的半短程硝化-厌氧氨氧化反应器亟需开发。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气浮式半短程硝化-厌氧氨氧化反应器，能够进一步减少占地面积，简化一体化半短程硝化-厌氧氨氧化反应器的复杂结构；通过溶气泵稳压释放回水中溶解氧形成微气泡，调控反应器内溶解氧浓度，溶解氧分布均匀且无死区；满足反应器供氧的同时，可以最大限度的降低气泡对微生物絮体颗粒的扰动和机械剪切力，能够形成好氧菌包裹厌氧菌的颗粒污泥，实现好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的耦合共存。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气浮式半短程硝化-厌氧氨氧化反应器，主要包括进水箱、进水泵、反应器本体、出水泵、出水箱、溶气泵、稳压罐、布水装置、恒温槽和循环泵，其中，所述的反应器本体底部设有进水口和排泥口，顶部设有出水口和排气口，内部设置布水装置、DO探头、pH探头和动态膜组件，外部设置观察窗口和恒温水浴层，布水装置在反应器本体底部，恒温水浴层设有位于上方的恒温水浴进水口和位于下方的恒温水浴出水口；所述的进水箱通过进水泵与所述进水口管路连接，所述出水口通过管路连接出水泵至出水箱，出水箱中部分出水经溶气泵和稳压罐与布水装置管路连接；所述的恒温水浴进水口和恒温水浴出水口通过恒温槽和循环泵经管路连接形成水浴循环，维持反应器本体内生物反应所需温度。

所述的反应器本体的高径比为(8-9):1；自下而上依次分为生物反应区、污泥沉降区和三相分离区，相应的体积比为(4-5):2:1；所述的污泥沉降区下端的斜面与水平面间的夹角α为55-60度。

所述的DO探头和pH探头均置于生物反应区中上部，DO探头用于检测调控反应器内DO浓度，pH探头用于指示反应器内生物反应程度。

所述的出水口与动态膜组件管路连接；所述的动态膜组件的材料可选用尼龙网或不锈钢网，孔径优选200-300目；所述的动态膜组件的顶端没入水面以下10-100cm，实现固液气三相分离；所述的动态膜组件构型可选圆柱形或矩形。

所述的溶气泵以空气作为溶气气源，为反应器本体内好氧氨氧化菌以微气泡的形式提供氧气。

所述的反应器本体内DO浓度优先控制在1.0-2.0mg/L范围内，依据DO探头检测结果通过调整回水流量或溶气泵功率进行调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①占地面积少，反应器结构简单，构筑成本低。

②溶解氧分布均匀且无死区，气泡扰动和机械剪切力较低，有效缓解污泥解絮和污泥流失。

③能够实现好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的耦合共存，稳定运行半短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图；其中，实心箭头代表水流方向；空心箭头代表气流方向。