[发明专利]单级自养脱氮上流式双层填料反应器及自养脱氮的方法

说明书

单级自养脱氮上流式双层填料反应器及自养脱氮的方法，以解决现有单级自养脱氮反应器滤料应用单一的问题。反应器：反应器(A)内腔由下至上为聚氨酯海绵填料区(Ⅰ)、鹅卵石垫区(Ⅱ)、沸石填料区(Ⅲ)和清水区(Ⅳ)，曝气头(6)设置在聚氨酯海绵填料区(Ⅰ)的底部，曝气头(6)与气体流量计(5)连接，气体流量计(5)与空气泵(4)连接，空气泵(4)与时间继电器(7)相连，DO探头(9)和pH探头(11)均设置在清水区(Ⅳ)内，DO探头(9)与DO在线检测仪(8)连接，pH探头(11)与pH在线检测仪(10)连接。方法：步骤一、反应器(A)进行亚硝化反应阶段；步骤二、厌氧氨氧化阶段；步骤三、稳定运行阶段；步骤四、对反应器进行反冲洗。本发明用于污水脱氮。

技术领域

本发明涉及一种水处理反应器及处理方法，具体涉及一种单级自养脱氮上流式双层填料反应器及自养脱氮的方法。

背景技术

现在大部分污水处理厂所使用的污水脱氮技术是传统的AAO(厌氧-缺氧-好氧法)工艺。这种工艺的原理是利用氨氧化细菌(AOB,ammonium-oxidizing bacteria)和亚硝酸盐氧化菌亚硝酸盐氧化细菌(NOB,nitrite-oxidizing bacteria)协同的硝化作用(nitrification)和反硝化细菌的反硝化作用(denitrification)，将氮元素转化生成氮气,从水中逸出。但是传统的脱氮工艺存在着许多不足，包括聚磷菌与反硝化细菌的碳源竞争，有机物对硝化细菌的抑制作用、曝气量等问题。因此，人们对传统的工艺流程做出去许多改变来克服这些问题。改良AAO、倒置AAO、UCT(一种改良AAO工艺)等许多工艺一定程度上解决了传统AAO工艺的缺陷。但是这些工艺都没有摆脱全硝化-反硝化的固定过程。很多污水处理厂都会采用加大曝气量方法使出水氨氮达标，但是此种方法无法保证氨氮去除效果，还会造成资源浪费。随着人们对脱氮思路的不断拓展，许多的新型工艺应运而生，如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等。厌氧氨氧化工艺是由荷兰代尔夫特工业大学所提出，是指在厌氧条件下，以NH₄⁺-N(氨态氮)作为电子供体将NO₂--N(亚硝态氮)还原成氮气的生物反应。在厌氧氨氧化工艺的基础之上，又衍生出来了、CANON(全程自养脱氮)、OLAND(新型生物脱氮工艺)等工艺，这些工艺在处理低C/N比氨氮废水具有耗氧量低，无需有机物作为外加碳源等无可比拟的优势。

CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺最初是由荷兰代尔夫特工业大学研发的一种新型脱氮技术。CANON工艺即为全程自养脱氮技术，这个工艺是基于厌氧氨氧化工艺发展起来的，它将短程硝化与厌氧氨氧化结合在一起，无需外源有机物进行脱氮。两级自养脱氮工艺将亚硝化与厌氧氨氧化分别放置在两个反应器中，二级反应的工艺参数较强，但是由于亚硝化和厌氧氨氧化过程分置在两个反应器之中，使得两个反应的联合性受到影响。单级自养脱氮工艺在同一个系统中同时实现亚硝化与厌氧氨氧化，这样功能菌共同生长协同作用自养脱氮，还减少了投资建设费用，是未来研究的一个方向。

工艺中的主要功能菌厌氧氨氧化菌与氨氧化菌都为自养菌，生长速率缓慢，倍增时间长，所以一般会投加填料以富集功能菌。一般使用的填料包括火山岩、陶粒、塑料、聚氨酯海绵填料等，且所用填料一般为单一种类填料，这些填料都有着各自的局限性，例如陶粒易板结、塑料填料不易挂膜等缺点。此外，水中溶解氧也是影响自养脱氮效果的重要因素。过高的溶解氧会抑制厌氧氨氧化菌并提高亚硝酸盐氧化菌的活性，导致大量氨态氮转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，自养脱氮效果受到抑制甚至被破坏。过低的溶解氧无法保证氨态氮向亚硝态氮进行转化，亚硝态氮浓度过低会导致厌氧氨氧化菌基质不足，生长受到抑制，自养脱氮效果受到影响。

发明内容

本发明是为了解决现有单级自养脱氮反应器滤料应用单一的问题，而提供的一种单级自养脱氮上流式双层填料反应器及自养脱氮的方法。