[实用新型]玄武岩生物巢定向补充碳源污水脱氮装置

说明书

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及污水脱氮装置，具体涉及玄武岩生物巢定向补充碳源污水脱氮装置。本实用新型所公开的玄武岩生物巢定向补充碳源污水脱氮装置，至少包括生物巢曝气反应器和有机碳源补充装置，可实现无菌存储，所述生物巢反应器和有机碳源补充装置由输送管连接，输送管上设有泵。本实用新型实现了在同一反应池中进行硝化和反硝化反应，从而解决了现有技术中总氮去除率不高的问题。本实用新型从载体材料改性的角度创新性的提升生物巢反应器的效能，实现污水的高效除碳脱氮，将生物巢与中空超滤膜耦合，通过向生物巢内部定向补充碳源，既节约了碳源，又实现了生物巢反应器高效除碳脱氮的目的，同时还节约了成本。

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及污水脱氮装置，具体涉及玄武岩生物巢定向补充碳源污水脱氮装置。

背景技术

近三十年来，中国经济高速发展，城镇化和工业化进程加快，环境问题尤其是水污染问题日益突出，并在局部地区呈现恶性爆发趋势。2015年国家新环保法的颁布和“水十条”的出台，使氮、磷等污染物的排放标准更为严格。开发前瞻性水处理技术，加强其技术创新变得尤为重要。

氮是污水处理厂出水主要监测的指标之一。随着污水排放标准的日益严格，出水的总氮要求也日益增高。目前，基于活性污泥法的A/O等污废水处理工艺可有效去除污水中的有机碳，但不能有效去除水体中的氮。在好氧条件下，异养菌以有机碳为碳源，代谢产生的能量保证了异养菌的大量繁殖。相比之下，作为自养菌的硝化细菌，由于代谢缓慢产生的能量较少，使得自养菌在空间竞争上存在劣势，生物量少，处于污泥絮体的内层。另一方面，反硝化细菌需要在缺氧条件下积累的硝酸盐作为电子受体，以有机碳源作为电子受体完成脱氮过程。 不过，前期的有机碳氧化过程会导致后期脱氮过程碳源不足，造成脱氮过程不彻底。生物膜法可有效持留大量的微生物，通过空间竞争，完成不同菌群在功能上的分层，实现有机碳氧化、硝化和反硝化的集成。此外，基于生物膜法的污水处理工艺在能耗、占地等方面远优于活性污泥法，但同样存在着由于有机碳源不足的导致的脱氮不彻底的问题。微生物在生物载体材料上生长、竞争导致的菌群分层使得异养反硝化菌只能位于生物膜的最内层。由于有机碳在生物膜外层已大部消耗，其向生物膜内部的扩散又受到限制，导致生物膜内部有机碳源不足，反硝化不彻底。

微米级无机玄武岩纤维 (BF) 作为生物载体，具有良好的生物亲和性和吸附性能，在废水中呈漂浮、缠绕状态，能够快速吸附活性污泥。BF在附着微生物方面能力突出，经7～15 d培养后，附着活性污泥的BF在水力作用缠绕包裹下可形成直径在10 cm以上的球状结构（称之为生物巢）。常规生物膜在厚度超过2mm时，由于传质障碍导致的营养不足而脱落，而生物巢在尺寸上处于厘米级，超大的生物量和良好的传质特性可保证有机碳的快速氧化和硝化过程的快速进行，但仍难以克服有机碳源不足导致的脱氮不彻底的问题。为解决这个问题，本实用新型将生物巢与中空超滤纤维膜相结合，通过定期向生物巢内部定向补充有机碳源，实现高浓度含氮废水的深度处理。中空超滤膜具有最高120 Mpa的拉伸强度，适宜温度可高达45℃，是一种呈中空纤维结构的膜材料，孔径大小为0.02～0.2μm，可有效截留大肠杆菌等细菌。

专利CN106277315A《一种基于玄武岩纤维填料的脱氮微生物巢及其培养方法》，公开了一种基于玄武岩纤维填料的脱氮微生物巢及其培养方法，所述的脱氮微生物巢依附于玄武岩纤维束，自外向内依次包括好氧层、缺氧层和厌氧层等，该发明通过玄武岩纤维填料、生物反应器和曝气器的组合，对含氮污水进行处理，通过曝气器使空气与活性污泥实现强烈混合并产生上升流，在玄武岩纤维填料的两侧形成循环流，在这种水力作用下，玄武岩纤维束对附着在其表面的活性污泥进行包裹、支撑，活性污泥在玄武岩纤维的层层包裹下，逐渐形成球状或类球状的活性污泥微生物聚集体，即脱氮微生物巢。但是，该发明难以准确调控外加碳源量与本体溶液溶氧浓度、生物巢尺寸之间的关系。

发明内容

针对现有技术处理污水中总氮脱除不彻底的不足，本实用新型公开了一种玄武岩生物巢定向补充碳源污水脱氮装置。