[發(fā)明專利]一種生物膜強(qiáng)化脫氮裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711429574.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107973408A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宏;韋燕霄;王祎昱;禹麗娥;肖本益;雷超;周璐;秦宇;姜博;戚偉康
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到水處理技術(shù)領(lǐng)域，特指一種生物膜強(qiáng)化脫氮裝置。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速推進(jìn)，水體氮素污染日益嚴(yán)重，威脅到人們飲用水安全、人體以及環(huán)境和生態(tài)的健康。針對大量高含氮的生活污水和工業(yè)廢水，生物脫氮是最為經(jīng)濟(jì)有效的污廢水脫氮處理技術(shù)。

傳統(tǒng)生物脫氮工藝一般包括硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成。硝化作用是化能自養(yǎng)過程，一般分為兩步進(jìn)行，第一步由亞硝酸細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽；第二步由硝酸細(xì)菌進(jìn)一步將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。這兩類細(xì)菌統(tǒng)稱為硝化細(xì)菌，它們利用無機(jī)碳化物加碳酸根、碳酸氫根和二氧化碳作為碳源，從氨、銨或亞硝氮的氧化反應(yīng)中獲得能量。反硝化作用也稱脫氮作用，是指反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽或亞硝酸鹽，釋放出氮?dú)獾倪^程。硝化菌和反硝化菌對溶解氧需求差別很大，因而硝化和反硝化兩個過程不能在時間和空間上同時進(jìn)行。

新型厭氧氨氧化技術(shù)是在厭氧或缺氧的條件下，厭氧氨氧化菌以亞硝氮作電子供體，將銨離子直接氧化為氮?dú)獾倪^程。厭氧氨氧化具有不需要投加有機(jī)碳源和堿、能耗小、無二次污染、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)，受到了世界各國的關(guān)注與研究。然后，厭氧氨氧化菌對溶解氧和有機(jī)物非常敏感，工藝條件難以控制，還沒有能夠在實際用于主流脫氮工藝。

生物填料具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、比表面積大、空隙率高的特點(diǎn)，能附著微生物生長繁殖，提高裝置內(nèi)微生物量。生物填料能吸附并且截留污水中懸浮物，并起到切割、阻擋氣泡的作用，增加氣泡在水體中的停留時間和氣、液接觸面積，提高傳質(zhì)效率，增強(qiáng)脫氮效果。

綜上所述，通過在裝置中添加生物填料，生物填料附著微生物生長繁殖，對污泥進(jìn)行分區(qū)，優(yōu)化反應(yīng)控制條件，在裝置內(nèi)不同區(qū)域和生物填料內(nèi)外層分別培養(yǎng)氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌等多種脫氮微生物，在裝置內(nèi)同時發(fā)生硝化、短程硝化、反硝化、厭氧氨氧化等過程；此分區(qū)式設(shè)計可以優(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化脫氮優(yōu)勢種群，在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)亞硝酸鹽的生產(chǎn)和消耗同時進(jìn)行，緩解產(chǎn)物基質(zhì)自抑制和產(chǎn)物抑制，強(qiáng)化脫氮效果。因此基于上述思路，本發(fā)明提供一種生物膜強(qiáng)化脫氮裝置，在主反應(yīng)器內(nèi)部實現(xiàn)分層內(nèi)循環(huán)，分區(qū)控制反應(yīng)條件，利用生物填料支撐附著生物膜并優(yōu)化微生態(tài)環(huán)境，具有體積小、占地面積減少、建造成本低、污泥濃度高且不易流失的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、操作簡單、易于控制、能耗低且長期運(yùn)行性能穩(wěn)定的生物膜強(qiáng)化脫氮裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為：一種生物膜強(qiáng)化脫氮裝置，其特征在于：一種生物膜強(qiáng)化脫氮裝置，其特征在于：它主要由主反應(yīng)器和沉淀池組成；所述主反應(yīng)器主要由外筒、內(nèi)腔I、內(nèi)腔II和頂蓋構(gòu)成；所述外筒主要由頂部法蘭、圓柱面、底板、出水立管、內(nèi)側(cè)支座、出水口和排泥口構(gòu)成；所述外筒的內(nèi)部上下分層；所述內(nèi)腔I和內(nèi)腔II為中心對稱結(jié)構(gòu)，且分別位于外筒內(nèi)部的上層和下層；所述內(nèi)腔I由中空圓柱面和外圍固定支架構(gòu)成；所述中空圓柱面兩端開放不封閉；所述中空圓柱面的高度為外筒高度的1/6~1/3倍；所述中空圓柱面的外徑為外筒外徑的1/4~2/3倍；所述固定支架的外端嵌于支座內(nèi)；所述內(nèi)腔II從下至下依次由側(cè)壁開孔的上圓柱面、中空的倒圓錐臺面和下圓柱面構(gòu)成；所述上圓柱面的外徑為外筒外徑的1/10~1/4倍；所述倒圓錐臺面的上端直徑與上圓柱面相同，下端直徑與下圓柱面相同；所述下圓柱面的外徑為外筒外徑的1/2~4/5倍；所述下圓柱面的外側(cè)面均布固定支架；所述固定支架的外端嵌于支座內(nèi)；所述內(nèi)腔II的高度為外筒高度的1/4~1/2倍；所述外筒的圓柱面的上部設(shè)置進(jìn)水口，下部對稱設(shè)置兩根出水立管；所述出水立管伸至內(nèi)腔II的下圓柱面以里位置，并直角延伸至內(nèi)腔II的中部；所述圓柱面的內(nèi)壁四周均勻布置兩層或多層支座。

所述外筒和頂蓋由頂部法蘭連接；所述出水口連接沉淀池的進(jìn)水口；所述內(nèi)側(cè)支座到底板的距離為圓柱面高度的1/4~2/3倍；所述內(nèi)側(cè)支座分布兩層或多層，每層4~8個；所述底板的中心安裝潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>

所述頂蓋由法蘭接口、檢測口、進(jìn)氣口、排氣口、污泥回流口構(gòu)成；所述進(jìn)氣口延伸至上圓柱面的中心位置，設(shè)置有曝氣口。

所述沉淀池由進(jìn)水口、出水口和污泥排放口組成；所述污泥排放口連接頂蓋的污泥回流口。

所述生物膜強(qiáng)化脫氮裝置運(yùn)行時，在外筒的內(nèi)部填充10%-30%倍體積的生物填料；所述生物填料可支撐微生物附著生長，厭氧型脫氮微生物主要附著于生物填料的內(nèi)部。