申請日2017.09.27

　　公開(公告)日2017.12.19

　　IPC分類號C02F3/30; C02F3/34; C02F3/28; C02F101/16

　　摘要

　　本發(fā)明涉及污水處理技術領域，具體涉及一種污水生物除氮反應器及其使用方法。主要技術方案如下：一種污水生物除氮反應器，為流化床和滴流床組成的連通一體結構，反應器底部設有支腿，所述的反應器外均環(huán)設電加熱帶;所述的流化床內填充限氧載體，所述限氧載體的上方為氣液分離器;所述的流化床底部為空氣進口，所述的空氣進口處設有氣體分布器，所述流化床的一側設有為污水進口;本發(fā)明在充分利用了流化床傳質效率高，滴流床重復利用生物質優(yōu)點的同時，滿足了兩種反應對氧濃度的不同需求，還減少生物菌體流失并降低設備能量投入。

　　權利要求書

　　1.一種污水生物除氮反應器，其特征在于，為流化床和滴流床組成的連通一體結構，反應器底部設有支腿(10)，所述的反應器外均環(huán)設電加熱帶(8);

　　所述的流化床區(qū)域內填充限氧載體(7)，所述限氧載體(7)的上方為氣液分離器(6);所述的流化床底部為空氣進口(11)，所述的空氣進口(11)處設有氣體分布器(9)，所述流化床的一側設有為污水進口(12);

　　所述的滴流床內填充厭氧載體(2)，所述厭氧載體(2)的上方為污水分布器(3)，所述污水分布器(3)連接溢流沿(4)，所述溢流沿(4)的上方使用密封蓋(5)密封，所述厭氧載體(2)的下方為污水區(qū)，所述的污水區(qū)一側設有污水出口(1);

　　所述的限氧載體(7)和厭氧載體(2)上掛有厚度為0.2-0.8毫米的生物膜。

　　2.如權利要求1所述的污水生物除氮反應器，其特征在于，所述的厭氧載體(2)為無紡布。

　　3.如權利要求1所述的污水生物除氮反應器，其特征在于，所述的限氧載體(7)和厭氧載體(2)體積填充率為50%。

　　4.如權利要求1所述的污水生物除氮反應器，其特征在于，所述的限氧載體(7)上的生物膜A是在半硝化反應器中經過40天掛膜培養(yǎng)得到，所述的厭氧載體(2)上的生物膜B是在厭氧氨氧化反應器內經過200天掛膜培養(yǎng)得到。

　　5.如權利要求1所述的污水生物除氮反應器，其特征在于，所述的氣液分離器(6)為四棱錐臺結構，錐面設有開孔。

　　6.一種利用權利要求1所述的污水生物除氮反應器進行除氮的方法，

　　其特征在于，包括如下步驟：

　　S1.污水經污水進口(12)進入流化床區(qū)，生物膜A對污水中氨氮進行氧化反應，反應方程式如下式(Ⅰ)：

　　2NH4++3O2→2NO2-+4H+ (Ⅰ);

　　S2.經氣體分布器(9)進入的空氣將限氧載體(7)和污水體流態(tài)化，并由氣液分離器(6)溢出;調節(jié)流化床內的pH至7.5-8.0，及溶解氧濃度低于2.0mg/L，將污水中50-55%的氨氮氧化，氧化反應后的污水在流化床頂部經過溢流沿(4)、污水分布器(3)進入滴流區(qū)，在滴流區(qū)生物膜B的作用下，污水中剩余的氨氮和步驟(1)氧化反應生成的亞硝氮反應，反應方程式如下式(Ⅱ)：

　　經過(Ⅱ)式反應后的污水在污水區(qū)積累，從污水出口(1)溢流出。

　　說明書

　　一種污水生物除氮反應器及其使用方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種污水生物除氮反應器及其使用方法，屬于污水處理技術領域。

　　背景技術

　　流化床反應器是通過液體的流態(tài)化狀態(tài)使液體中的固體顆粒在液體中保持懸浮狀態(tài)，以達到強化傳質的目的。實現(xiàn)流態(tài)化的能量通常由高速流動的液體或氣體提供。由于流化床具有傳質效果好，結構簡單等優(yōu)點已經廣泛應用于廢水處理過程。其主要設計參數(shù)是床層膨脹比、適宜的流體速度、汽固兩項的密度差等。由于流化床的流態(tài)化能量多數(shù)由氣體提供，其在好氧過程中應用較普遍，而在厭氧過程中的應用受到限制。

　　滴流床是固定床的一種，特點是液體在床層表面形成細流而通過床層向下流動。雖然床層未能完全浸沒于液體中，但纖維體床層可以處于飽和狀態(tài)。固定床反應器的特點是可以反復利用床層和床層表面附著的生物體，結構簡單，易于設計和加工，被廣泛應用于厭氧工藝過程。

　　自從厭氧氨氧化反應被荷蘭科學家發(fā)現(xiàn)以來，一直是污水生物處理領域里的研究熱點。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比其具有無需外加有機碳源、無需通氧和動力消耗低等優(yōu)點，但其對環(huán)境嚴格的厭氧要求和繁殖率較低等特點也對其相關工藝過程的設備設計要求較高。

　　目前世界范圍內厭氧氨氧化及其相關脫氮工藝先后取得了一定的進展，如半硝化-厭氧氨氧化工藝和短程脫氮-厭氧氨氧化的兩級工藝。但兩級工藝的設備成本、占地空間、能源消耗等均較高。此外也有學者開發(fā)了將半硝化與厭氧氨氧化合二為一的單級工藝，但普遍存在脫氮效率低、啟動周期長、反應條件難控制等問題。

　　發(fā)明內容

　　為彌補現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種污水生物除氮反應器，在充分利用了流化床傳質效率高，滴流床重復利用生物質優(yōu)點的同時，滿足了兩種反應對氧濃度的不同需求，還減少了生物菌體流失并降低了設備能量投入。

　　本發(fā)明的技術方案如下：一種污水生物除氮反應器，為流化床和滴流床組成的連通一體結構，反應器底部設有支腿，所述的反應器外均環(huán)設電加熱帶;所述的流化床內填充限氧載體，所述限氧載體的上方為氣液分離器;所述的流化床底部為空氣進口，所述的空氣進口處設有氣體分布器，所述流化床的一側設有為污水進口;所述的滴流床內填充厭氧載體，所述厭氧載體的上方為污水分布器，所述污水分布器連接溢流沿，所述溢流沿的上方使用密封蓋密封，所述厭氧載體的下方為污水區(qū)，所述的污水區(qū)一側設有污水出口;所述的限氧載體和厭氧載體掛有厚度為0.2-0.8毫米的生物膜。

　　進一步的，所述的厭氧載體為無紡布。

　　進一步的，所述的限氧載體和厭氧載體體積填充率為50%。

　　進一步的，所述的限氧載體上的生物膜A是在半硝化反應器中經過40天掛膜培養(yǎng)得到，所述的厭氧載體上的生物膜B是在厭氧氨氧化反應器內經過200天掛膜培養(yǎng)得到。

　　進一步的，所述的氣液分離器為四棱錐臺結構，錐面設有開孔。

　　本發(fā)明同時請求保護利用上述污水生物除氮反應器進行除氮的方法，包括如下步驟：

　　S1.污水經污水進口進入流化床區(qū)，生物膜A對污水中氨氮進行氧化反應，反應方程式如下式(Ⅰ)：

　　2NH4++3O2→2NO2-+4H+ (Ⅰ);

　　S2.經氣體分布器進入的空氣將限氧載體和污水體流態(tài)化，并由氣液分離器溢出;調節(jié)流化床內的pH至7.5-8.0，及溶解氧濃度低于2.0mg/L，將污水中50-55%的氨氮氧化，氧化反應后的污水在流化床頂部經過溢流沿、污水分布器進入滴流區(qū)，在滴流區(qū)生物膜B的作用下，污水中剩余的氨氮和步驟(1)氧化反應生成的亞硝氮反應，

　　反應方程式如下式(Ⅱ)：

　　經過(Ⅱ)式反應后的污水在污水區(qū)積累，從污水出口溢流出。

　　本發(fā)明的有益效果如下：

　　(1)本發(fā)明將流化床和滴流床的結構在同一個反應器內結合，營造適用于不同菌種生長的環(huán)境，運行效果良好。

　　(2)在半硝化和厭氧氨氧化不同區(qū)域植入不同載體，首次在流化床區(qū)使用限氧載體，實現(xiàn)限氧區(qū)的流態(tài)化。在滴流床區(qū)使用常見的無紡布填料，簡單易得，易于形成固定床。

　　(3)反應器外采用電加熱帶包被，可根據(jù)外界溫度變化選擇使用或撤下，便于靈活調整。

　　(4)在流化床出水口設置溢流區(qū)，可以對限氧區(qū)內隨水流帶出的污泥在此區(qū)域進行沉淀，定期收集，減少了污泥流失。

　　(5)在滴流區(qū)頂部設置污水分布器，保證水流可以均勻分散至固定床區(qū)的各個部分，保證反應均勻進行。

　　(6)在厭氧區(qū)頂部設密封蓋，營造厭氧環(huán)境，保證厭氧反應順利進行。

　　(7)在流化區(qū)上方設置氣液分離器，在保證氣泡溢出的同時液體和限氧載體不會溢出。