[发明专利]一种好氧颗粒污泥连续流式反应器及其工作方法

说明书

一种好氧颗粒污泥连续流式反应器，该反应器的环形档水板同心安装在罐体内部上端，环形档水板与罐体之间的环形区域为沉淀区；曝气器系统安装在罐体内部，曝气器系统上方至环形档水板内部是硝化区；曝气器系统下方是反硝化区，反硝化区下方至罐底的空间为布水混合区；气水分离器安装在罐体顶部，上回流管一端连接在气水分离器底部，上回流管另一端位于硝化区并安装有多个上回流喷头。本发明利用絮状污泥启动以成好氧颗粒污泥，外循环系统利用空气射流进入反应器底部，传质与流速的可控性好，强化系统循环、混合、搅拌以及反硝化功能。反应器可实现大高径比、低能耗运行，实现好氧颗粒污泥序批式反应器的一体化装备。

技术领域

本发明涉及一种生物好氧颗粒污泥反应器，属于好氧颗粒污泥技术领域，具体是一种好氧颗粒污泥连续流式反应器(Aerobic granular sludge continuous flowreactor，AGS-CFR反应器)。

技术背景

好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge，AGS)是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷，集不同性质的微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体等特点。微生物的自凝聚过程是一个复杂的物理、化学和生物过程，其颗粒化受多种环境因素影响，为微生物的自凝聚提供合适的水力剪切力通常采用高径比大的反应器以及较大的曝气量，反应器太高又造成曝气的能耗增加，这制约了好氧颗粒污泥(AGS)技术在实际工程的应用。

传统的生物脱氮工艺为一个完整生物脱氮过程，包括氨化作用，硝化作用和反硝化作用构成，是好氧硝化过程与缺氧反硝化相继或交替完成，由氨化菌的作用将有机氮氧化分解为NH⁴⁺-N；然后由自养型硝化细菌将NH⁴⁺-N氧化成NO^2--N和NO^3--N；接着NO^2--N和NO^3--N在反硝化细菌的作用下还原为N₂或其它氮氧化物，最后N₂释放到大气中，从而达到脱氮的目的。在全程硝化过程中，耗氧当量为2.86g O₂/gNO₃-N，为满足完全硝化反应所需的曝气，其过程大大增加了污水处理过程的整体能耗和运行费用。

国内外研究短程硝化反硝化工艺较多，其原理是利用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌氮素转化的差异性，将氨氮氧化控制在NO₂-N阶段，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐，短程硝化反硝化工艺耗氧当量为1.71gO₂/gNO₃-N，大幅度降低了污水处理过程的整体能耗和运行费用。但是工程化应用鲜有实例，形成一体化装备应用的更少。

目前，传统连续流式生物好氧工艺有氧化沟及其变形工艺、生物接触氧化池等，多为砼结构的池体，池体深度一般小于8米，占地面积大，氧的利用率低，供氧能耗较高，絮状泥运行，工艺系统无法提供形成好氧颗粒污泥(AGS)所需要的水力剪切力，容易造成负荷冲击，碳源不足，污泥膨胀等问题。因此，在现行序批式生物好氧工艺上，结合鼓风机的曝气工况，通过水力与传质的合理设计，提高水力剪切力和溶解氧利用率，合理设置功能分区，提高反应器生物总量，增强反应器硝化与反硝化同步功能区，利用絮状污泥启动并快速形成好氧颗粒污泥，发明好氧颗粒污泥连续式运行生物反应器是必要的。

发明内容

本发明针对传统连续流式生物好氧工艺及装备的不足，提供一种生物好氧颗粒污泥连续流式工作的反应器，通过水力与传质的合理设计，合理设置硝化与反硝化的功能分区，提高反应器生物总量，增强反应器硝化与反硝化同步功能区，提高水力剪切力和溶解氧利用率，可利用絮状污泥启动以形成好氧颗粒污泥，实现好氧颗粒污泥连续流式反应器的一体化装备。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：