[发明专利]一种处理有机氮废水的生物除碳脱氮的一体化反应器

说明书

本发明公开一种处理有机氮废水的生物除碳脱氮的一体化反应器，包括厌氧区、好氧区和缺氧区；所述厌氧区一侧设有进水管，所述厌氧区内设置有第一气升回流系统；所述好氧区设有曝气装置，所述曝气装置上方填充生物悬浮填料，所述生物悬浮填料上部设置有第二气升回流系统；所述缺氧区顶部设有沉淀区，沉淀区上部设置有出水管；所述厌氧区与好氧区、好氧区与缺氧区间均设有单向流通的单向过水廊道。本发明能够将厌氧消化同时反硝化，亚硝化与厌氧氨氧化在单一反应器内分区，实现厌氧消化同时反硝化、部分亚硝化与厌氧氨氧化反应装置的一体化，只需简单控制就能保证三者的生长环境不相互影响。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种处理有机氮废水的生物除碳脱氮的一体化反应器。

背景技术

有机氮废水的处理一直是废水处理过程中的难点。常规的生物处理工艺一般采用厌氧或好氧单元将有机物氧化，促使氨氮释放，然后再采用硝化反硝化工艺进行脱氮。在此联合工艺的运行过程中，氨氮的去除是整个工艺能耗和物耗的关键点，主要体现在硝化过程需要提供大量的曝气；反硝化过程则依赖额外的有机物添加。

部分亚硝化-厌氧氨氧化作为一种新型自养生物脱氮技术，是指在好氧的条件下好氧氨氧菌将一半的氨氮转化为亚硝酸盐，然后在厌氧的条件下利用厌氧氨氧化菌将剩余氨氮和亚硝酸盐转化为氮气的生化过程。与传统硝化反硝化工艺相比具有以下优点：(1)仅需将部分氨氮转化为亚硝酸盐，大约节省60％的供气量；(2)整个脱氮过程为自养脱氮，大幅降低了脱氮工艺对有机物的依赖，同时减少了约50％的剩余污泥的产量；(3)整个自养脱氮过程的脱氮效能高，是传统脱氮过程的数十倍，而成本是传统脱氮工艺的十分之一。

然而，部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺中的以好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌为主的功能微生物之间还存在着溶解氧、pH等环境因子需求的矛盾，如何缓解这些矛盾是实现部分亚硝化-厌氧氨氧化高效耦合脱氮的关键。同时，将其应用于有机氮废水的处理，还需避免高浓度有机物引起的异养微生物过度繁殖，与这些脱氮功能微生物争夺溶解氧、亚硝酸盐等底物的问题。

厌氧消化可以快速高效降解高浓度有机物并生成甲烷等生物能源，是实现废水资源化的有效途径，同时可以有效氨化有机氮释放氨氮，创造出适合部分亚硝化-厌氧氨氧化的低碳高氨的水质；另外，部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在脱氮的同时会产生11％硝酸盐，导致在处理高氨氮废水时很难达标排放，厌氧消化同时反硝化被证明是可行的，利用原水中有机物将此部分硝酸盐氮通过反硝化强化脱氮，既可以提高总氮去除效率，又无需额外的碳源投加。

综上所述，需要研发新型的反应装置，创造出实现厌氧消化、反硝化、部分亚硝化和厌氧氨氧化微生物适宜的环境，实现有机氮废水的高效除碳脱氮处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理有机氮废水的生物除碳脱氮的一体化反应器，以解决上述现有技术存在的问题，将厌氧消化同时反硝化，亚硝化与厌氧氨氧化在单一反应器内分区，实现厌氧消化同时反硝化、部分亚硝化与厌氧氨氧化反应装置的一体化，只需简单控制就能保证三者的生长环境不相互影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种处理有机氮废水的生物除碳脱氮的一体化反应器，包括厌氧区、好氧区和缺氧区；所述厌氧区一侧设有进水管，所述厌氧区内设置有第一气升回流系统；所述好氧区设有曝气装置，所述曝气装置上方填充生物悬浮填料，所述生物悬浮填料上部设置有第二气升回流系统；所述缺氧区顶部设有沉淀区，沉淀区上部设置有出水管，所述缺氧区采用上升流方式培养厌氧安阳阿虎颗粒污泥将好氧区出水中的亚硝酸盐和剩余的氨氮转化为氮气，同时产生少量硝酸盐；所述厌氧区与好氧区、好氧区与缺氧区间均设有单向流通的单向过水廊道。