[發明專利]一種強化污水全程自養脫氮反應器及方法

有效

• 申請號: 201410293564.9
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104045158A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 王凱軍;徐恒;汪翠萍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于環境保護和污水處理技術領域，特別涉及一種強化污水全程自養脫氮反應器及方法。

背景技術

可持續發展和碳減排一直是環境保護和污水處理技術領域的重要發展目標和趨勢。傳統基于硝化-反硝化原理的脫氮技術不僅在好氧硝化階段需要消耗大量電能用于曝氣充氧，而且需要足夠有機碳源用以反硝化過程，存在高能耗、高占地、高排碳等弊端。此外，由于目前污水有機碳源不足的現象較為普遍，尤其對于經過濃縮預處理的污水，傳統脫氮技術應用受到極大限制。

全程自養脫氮(Completely?Autotrophic?Nitrogen?removal?Over?Nitrite,CANON)被認為是目前最經濟有效的新型脫氮技術，它在同一反應器內實現了氨氮亞硝化和厭氧氨氧化的原位耦合，不僅節省了60％左右的曝氣能耗，而且無需有機碳源參與。然而，該技術在實際應用中卻存在著功能菌群富集困難、氨氮去除負荷低等難題，尤其是對于低溫、低氨氮廢水。因此，如何提高反應器內氨氧化菌(亞硝化)和厭氧氨氧化菌的生物量及反應活性對保障全程自養脫氮過程順利進行具有重要的現實和科學意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種強化污水全程自養脫氮反應器及方法，解決了污水全程自養脫氮功能菌群富集困難、脫氮效率低等問題，同時能夠有效去除污水中的有機物和懸浮物，保證了較高的出水水質，簡化工藝流程。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種強化污水全程自養脫氮反應器，包括反應池10以及設于反應池10內的微孔曝氣器5、導流筒8和膜組件9，所述反應池10頂部設有排氣口11，底部設有進水口和進氣口，所述膜組件9為中空纖維膜組件，膜組件9的頂部與所有膜絲內腔相通。

所述反應池10的進水口經管道連接有進水池1和進水泵2，所述微孔曝氣器5經管道連接有氣泵3和流量控制器4，所述膜組件9經管道連接有出水泵12和出水池13。

所述反應池10由有機玻璃制成，上部為圓柱體，底部為錐形結構，高徑比為3-6。

所述導流筒8為中空筒狀結構，縱向設于反應池10中央位置，所述微孔曝氣器5設于導流筒8正下方，所述膜組件9設于導流筒8內部中央位置。

所述導流筒8與反應池10的內徑比為0.7-0.9，占整個反應池10高度的70-80％；所述膜組件9橫向長度占導流筒內徑的30-50％。

所述膜組件9為PVDF中空纖維膜組件。

本發明還提供了基于所述反應器的一種強化污水全程自養脫氮方法，包括以下步驟：

步驟一，進水池1中的原污水在進水泵2作用下進入到反應池10，處理后經膜組件9和出水泵12進入到出水池13；

步驟二，空氣經氣泵3和流量控制器4進入微孔曝氣器5進行曝氣，用于供氧以及產生微氣泡6以在導流筒8內形成氣提作用并控制膜組件9污染，最后通過排氣口11排出，同時通過調節流量控制器4將溶解氧控制在0.2-0.5mg/L；

步驟三，將普通活性污泥接種到反應池10內，使得污泥濃度維持在6-8g/L；

步驟四，將顆粒活性炭按照80-150g/L的量投入到反應池10內，并通過水力篩選方式快速完成內部功能微生物的培養和富集，微生物一方面通過形成顆粒型生物膜7得以固定化，另一方面借助膜組件9的高效截留作用以懸浮態形式得以富集，同時在氣提作用下所有微生物隨污水在導流筒8內外做上下循環運動。

所述功能微生物是氨氧化菌和厭氧氨氧化菌，所述顆粒型生物膜7包括微生物自固定化形成的顆粒污泥和以活性炭顆粒為載體所形成的生物膜。

與現有技術相比，本發明主要用于解決污水全程自養脫氮功能菌群富集困難、脫氮效率低等難題；本發明在同一反應器內實現了基于顆粒型生物膜的微生物固定化和基于膜截留的懸浮態菌群富集兩種技術的耦合，能大幅度提高全程自養脫氮的生物量和反應活性；本發明所述反應器及方法不僅能有效去除氨氮，還會對污水中的有機物和懸浮物有較好的去除作用，能保證較高的出水水質，可作為廢水處理工藝中的深度處理單元，能簡化整個工藝流程。

附圖說明

圖1為本發明實施例的一種強化污水全程自養脫氮反應器的結構示意圖。

圖2為本發明實施例的一種強化污水全程自養脫氮方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。