[实用新型]一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置

说明书

本实用新型公开了一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置，通过将膜生物反应器(MBR)与氢基质生物膜反应器(MBFR)两种工艺结合，能有效控制膜污染，并利用厌氧氨氧化和氢自养反硝化的耦合作用同步去除水中的NH₄⁺‑N、NO₂^‑‑N和NO₃^‑‑N，具有高质量出水和活性污泥菌种流失少的特点，可广泛应用于工业废水、城市生活污水和农业污水的处理。

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置。

背景技术

目前，我国地表水和地下水受氮素污染物污染的问题仍十分严重，水体中氮素污染物主要包括：氨氮(NH₄⁺-N、NH₃)，硝酸盐氮(NO₃^--N)，亚硝酸盐氮(NO₂^--N)等。对上述氮素污染物的传统去除方法主要包括空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法和生物法。但是上述的传统处理方法常因为二次污染、处理效率不高、不能同步处理多种氮素、处理成本高昂、工艺复杂等各种因素制约其发展和推广。

厌氧氨氧化技术是一种新型、低成本的从废水去除氮的方法。其原理是在溶解氧少量甚至没有的条件下，微生物通过NH₄⁺-N提供电子，NO₂^--N接受电子，从而将亚硝酸氮直接转化为氮气的脱氮过程。该工艺能够将56.9％的NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，节约了约66.7％的耗氧量，同时它还具有耐冲击负荷、运行费用低廉、不需要额外添加碳源、耗能低和无需调节pH的特点，受到了广泛的关注。

膜生物反应器(MBR)是一种将膜技术与生物处理技术相结合的高效废水处理工艺，用膜分离来代替二沉池的作用，减少了剩余污泥的产生，具有较好的泥水分离的效果，同时出水水质能满足我国的污水排放标准。它还具有耐冲击负荷、占地面积小，对氨氮去除效果好等其它传统污水处理方式无法比拟的特点，被广泛运用于各种污水的处理。但是在废水处理过程中，尽管操作条件保持不变，但膜污染会逐渐严重，膜的寿命较短，从而导致污水处理成本增加，阻碍其发展。

氢自养反硝化利用氢气作为电子供体还原水中的氧化性物质，无需投加有机碳源，不产生二次污染，适宜于贫营养环境的地表水和地下水处理。氢基质生物膜反应器(MBFR)是一项具有发展前景的技术，以氢自养反硝化为基础，将微孔中空纤维膜扩散(H₂)与自养生物膜技术有机结合，以无机碳为碳源，H₂为电子供体在生物膜表面发生反应，完成生物还原过程。利用H₂对氧化性污染物(如CrO₄^2-、AsO₄^3-、NO₃^-、ClO₄^-、BrO₃^-等)还原去除，具有高效、洁净无毒、无二次污染、H₂利用率高等优势以及传统生物膜法无法比拟的特点。

利用厌氧氨氧化微生物处理水体中氮素污染是目前比较流行的方法，在MBR中实现厌氧氨氧化有利于解决厌氧活性污泥流失的问题，同时厌氧氨氧化在处理氮素污染时能够将NH₄⁺-N和NO₂^--N同步去除，但是对NO₃^--N没有去除作用，并且会产生少量的NO₃^--N，引起水体的二次污染，而基于氢自养反硝化的MBFR对NO₃^--N有很好的去除作用，故研究人员急需一种能够对氮素去除较为彻底的装置和方法。