技術領域

本實用新型屬于廢水生物處理領域，涉及到利用亞硝化菌群和厭氧氨氧化菌群耦合共生處理中低濃度含氨廢水的一種反應裝置，它能有效地持留亞硝化-厭氧氨氧化耦合共生的微生物種群，并能達到較高的進水氨氮容積負荷和氨氮去除容積負荷。

背景技術

近年來，由于氮素的污染而導致的海洋、湖泊等水體的富營養化現象越來越嚴重，“水華”、“赤潮”等污染事件履見不鮮。對廢水中氮素的脫除引起了國內外的廣泛關注，鑒于物理化學的脫氮方法的高成本、污泥易轉移等缺點，生物脫氮技術得到了迅速的發展。隨著傳統的硝化反硝化生物脫氮技術在市政污水、工業廢水處理中的廣泛應用，相應的產生了越來越多的問題，尤其是在含有高濃度氨氮的工業廢水的處理上，完全硝化過程中較高的供氧消耗、反硝化過程中需投加大量的外加碳源，以及去除效率隨進水氨氮負荷的提高而下降等缺點，使得人們關注的焦點開始轉向節省能源和碳源的新型生物脫氮技術。目前的新型生物脫氮技術所采用的反應裝置，包括流化床反應器、SBR反應器、氣提反應器和固定床反應器等。

在實驗室的研究中，流化床反應器成功的實現了厭氧氨氧化的新型生物脫氮反應。由于流化床需要培養出顆粒態的亞硝化或厭氧氨氧化污泥，或者借助于可流化的載體使亞硝化菌或厭氧氨氧化菌附著其上達到在反應器中流化態的運行方式，因此實現起來有一定的困難。并且由于傳質的阻力大，使得反應的氨氮容積負荷率不高，使得反應裝置的體積較大，而能夠達到的去除負荷不高。流化床反應器多用于能夠接種到成型的顆粒污泥的厭氧氨氧化反應器中。

SBR反應器中氮負荷率明顯高于固定床和流化床，但低于氣提反應器，由于SBR反應器是間歇運行，反應器的容積利用率不高，SBR反應器的曝氣方式與傳統活性污泥法相似，因此氣液兩相的接觸傳質方式決定了其所能達到的進水氨氮容積負荷受到限制。在高負荷情況下，仍然可能出現污泥流失的問題。

固定床反應器通過在反應器中添加填料的方式，使反應器運行在固定床的狀態。亞硝化菌和厭氧氨氧化菌在填料表面附著生長，使得反應器對于污泥有較強的持留能力，在一定范圍內有較好的脫氮效率。但由于氣液傳質方式和能力的限制，使得固定床反應器所能達到的氨氮容積負荷率不高。因此在較大的水力負荷或較高的濃度時，脫氮效率受到明顯的影響。

氣提式反應器是一種是用于氣/液或氣/液/固相過程的接觸性反應裝置，其獨特的幾何特性使其具有結構簡單、造價低、易密封、能耗低、剪切應力低和混合好等優點。與SBR反應器相比，具有較高的氣液傳質效率。在實驗室的實驗中，能夠達到較高的氨氮容積負荷率。但普通的氣提式反應器在較高的進水量情況下，會引起分離沉降區中的泥水分離效果差，使得隨出水流失的污泥量不斷增加，對于較長的世代周期的厭氧氨氧化菌會產生致命性的影響。氣提式反應中同時實現亞硝化與厭氧氨氧化過程時，會產生相互矛盾的影響，較高的亞硝化水平需要較大的供氣量，從而可能使混合液的溶解氧升高到抑制厭氧氨氧化的水平，從而降低厭氧氨氧化菌的活性，使氮的去除能力受到限制。綜上所述，在新型生物脫氮方面的技術多集中于厭氧氨氧化反應的試驗裝置的組成、啟動方法以及菌種的培養方法等方面，對于能夠應用于實際廢水的脫氮生物處理方面的裝置還存在不足。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供了一種能符合實際應用的亞硝化-厭氧氨氧化耦合共生的生物脫氮反應裝置，它能夠促進并實現亞硝化-厭氧氨氧化耦合共生生物脫氮反應，在較大范圍中變化的環境因素下適用，所需的控制性因素或控制條件少，易于穩定實現對高含氨廢水的生物脫氮處理。這種裝置對于溫度、溶解氧、亞硝酸鹽氮、進水的氨氮濃度、有機物濃度等因素的適應性更強，能夠達到較高的容積去除負荷，易于實現工業化。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在柱狀的或長方體狀的主體結構中設有由中心上升流區與外部環型下降流區組成的內循環反應區，固液分離沉降區，分離沉淀區及設置在本反應裝置的上部、由中心筒向上延伸到本反應裝置外的氣液分離區，由進水桶、進水泵及設置在柱狀的或長方體狀的主體結構上的進水口所組成的該裝置的進水區，空氣泵及設置在柱狀的或長方體狀的主體結構上進氣口組成的曝氣區，在該裝置的下部設置有剩余污泥排放口，上部設置有溢流口，在所述的的下降流區中部設置松散填料區，在所述分離沉淀區中設有密實填料區，將分離沉淀區分為密實填料區和沉降出水區，并在分離沉淀區上部設有出水堰，回流泵與回流進水口和回流取水口所組成的回流裝置；