[發明專利]一種前置反硝化自養生物脫氮的一體化反應器及脫氮方法

有效

• 申請號: 201611070869.9
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106630143B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 黃勇;李祥;袁怡;李勇;潘楊;李大鵬;李學艷
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開了一種前置反硝化完全自養生物脫氮的一體化反應器及脫氮方法，屬于廢水生物處理脫氮技術領域，該反應器包括好氧區(3)、厭氧區(5)、氣升裝置和缺氧區(2)；所述缺氧區(2)位于好氧區(3)的外部，缺氧區(2)與好氧區(3)連通；所述缺氧區(2)的上部設有進水口(1)，進水口(1)與水泵連接；所述導流管(10)的兩端分別與缺氧區(2)和沉淀區(7)連通，導氣管(11)的一端與集氣室(4)連通，另一端伸入導流管(10)位于缺氧區(2)的一端。該反應器及脫氮方法創造出有利于反硝化菌、亞硝化菌和厭氧氨氧化菌生長的環境，實現完全的自養生物脫氮。

技術領域

本發明屬于廢水生物處理脫氮技術領域，具體涉及一種前置反硝化自養生物脫氮的一體化反應器及脫氮方法。

背景技術

近年來，厭氧氨氧化作為一種新型的生物脫氮技術，因其具有高效的脫氮效能、無需有機物參與、處理成本低的特點而受到眾多研究者的青睞。厭氧氨氧化是指在厭氧的條件下厭氧氨氧化菌利用氨氮作為電子供體，亞硝氮作為電子受體進行生物反應，并轉化生成氮氣的過程。而亞硝化是指好氧的亞硝化菌利用分子氧將氨氮轉化為亞硝氮的過程。通過控制參數的調控可以實現廢水中氨氮部分轉化為亞硝氮，以適應后續厭氧氨氧化過程中氨氮與亞硝酸的反應比例，俗稱部分亞硝化。因此利用部分亞硝化反應與厭氧氨氧化反應結合可以實現高氨氮廢水的自養生物脫氮。與傳統的生物脫氮過程相比，部分亞硝化與厭氧氨氧化聯合工藝可以降低氧氣需求，脫氮效能高，極大地降低了動力和能源的消耗。

然而好氧產酸的亞硝化菌與產堿的厭氧氨氧化菌存在溶解氧、pH等生理特性差異，很難在單一反應器內充分發揮各自的優勢。因此采用聯合工藝處理高氨氮廢水時，如何實現部分亞硝化與厭氧氨氧化的銜接變得非常重要。

目前已報道的部分亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝主要有兩種形式：一種是將兩種微生物放置在兩個裝置內單獨培養，通過串聯實現廢水部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝聯合，例如：SBR+厭氧類反應器、SHARON+厭氧類反應器。然而，由于亞硝化菌具有較強的適應性，將亞硝化功能單獨放置在反應器內培養，易引起亞硝化菌生長，從而影響亞硝化效果長久穩定的運行；并且，厭氧氨氧化是一個pH值增大的反應，亞硝化是一個pH值減小的反應，采用亞硝化+厭氧氨氧化工藝需要分別加酸堿調節兩個反應器的pH值，增加了工藝復雜性。

另一種是通過工藝條件控制實現兩種微生物在同一反應器內混合培養，例如OLAND工藝、CANON工藝。然而，由于厭氧氨氧化菌是嚴格厭氧菌，而亞硝化菌需要供氧來維持其代謝功能，將兩者混置在單一反應器中，無論如何限氧，溶解氧都會對厭氧氨氧化菌的脫氮效能產生影響。并且，這種工藝常通過間歇式曝氣提供亞硝化的需氧和厭氧氨氧化的無氧條件，對曝氣控制的要求高且較為復雜。

另外，部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝在脫除氨氮的同時會產生11％硝酸鹽，導致在處理高氨氮廢水時很難達標排放。因此反硝化裝置在脫氮過程中變得尤為重要。而傳統的反硝化裝置需要大量的有機物才能實現硝酸鹽的去除。為此，利用存在水體中的有機物或者投加的電子供體，將此部分硝酸鹽再次轉化為亞硝酸鹽，供厭氧氨氧化菌使用，可極大地減少能源的消耗。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種前置反硝化自養生物脫氮的一體化反應器及脫氮方法，創造出有利于反硝化菌、亞硝化菌和厭氧氨氧化菌生長的環境，實現完全的自養生物脫氮。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種前置反硝化自養生物脫氮的一體化反應器，該反應器包括好氧區3、厭氧區5和氣升裝置，其中，所述好氧區3包括下部的反應區14和上部由曝氣尾氣形成的集氣室4，反應區14的下部設置有曝氣裝置8，曝氣裝置8與風機連接，好氧區3內馴化或者接種用于亞硝化的亞硝化菌；

所述厭氧區5位于好氧區3的內部，好氧區3與厭氧區5連通，厭氧區5的頂部設有沉淀區7，沉淀區7的上部設置有出水口9；厭氧區5內馴化或者接種用于厭氧氨氧化的厭氧氨氧化菌；