申请日2014.06.26
公开(公告)日2014.09.17
IPC分类号C02F101/16; C02F3/30
摘要
一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法，属于环境保护和污水处理技术领域，反应器主要包括反应池以及设于反应池内的微孔曝气器、导流筒和膜组件，微孔曝气器设于导流筒正下方，产生微气泡用于形成气提作用和控制膜污染，导流筒设于反应池中央位置，膜组件设于导流筒内部，通过颗粒活性炭投加和水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通过形成颗粒型生物膜得以固定化，另一方面借助膜组件的高效截留作用以悬浮态形式得以富集，在气提作用下所有微生物随污水在导流筒内外做上下循环运动;本发明能大幅度提高全程自养脱氮生物量和反应活性，同时保证较高的出水水质。
摘要附图
权利要求书
1.一种强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于，包括反应池(10) 以及设于反应池(10)内的微孔曝气器(5)、导流筒(8)和膜组件(9)， 所述反应池(10)顶部设有排气口(11)，底部设有进水口和进气口，所述 膜组件(9)为中空纤维膜组件，膜组件(9)的顶部与所有膜丝内腔相通。
2.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于， 所述反应池(10)的进水口经管道连接有进水池(1)和进水泵(2)，所述 微孔曝气器(5)经管道连接有气泵(3)和流量控制器(4)，所述膜组件(9) 经管道连接有出水泵(12)和出水池(13)。
3.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于， 所述反应池(10)由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部为锥形结构，高径 比为3-6。
4.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于， 所述导流筒(8)为中空筒状结构，纵向设于反应池(10)中央位置，所述微 孔曝气器(5)设于导流筒(8)正下方，所述膜组件(9)设于导流筒(8) 内部中央位置。
5.根据权利要求1或4所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在 于，所述导流筒(8)与反应池(10)的内径比为0.7-0.9，占整个反应池(10) 高度的70-80%;所述膜组件(9)横向长度占导流筒内径的30-50%。
6.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于， 所述膜组件(9)为PVDF中空纤维膜组件。
7.基于权利要求1所述反应器的一种强化污水全程自养脱氮方法，其特 征在于，包括以下步骤：
步骤一，进水池(1)中的原污水在进水泵(2)作用下进入到反应池(10)， 处理后经膜组件(9)和出水泵(12)进入到出水池(13);
步骤二，空气经气泵(3)和流量控制器(4)进入微孔曝气器(5)进行 曝气，用于供氧以及产生微气泡(6)以在导流筒(8)内形成气提作用并控 制膜组件(9)污染，最后通过排气口(11)排出，同时通过调节流量控制器 (4)将溶解氧控制在0.2-0.5mg/L;
步骤三，将普通活性污泥接种到反应池(10)内，使得污泥浓度维持在 6-8g/L;
步骤四，将颗粒活性炭按照80-150g/L的量投入到反应池(10)内，并 通过水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通 过形成颗粒型生物膜(7)得以固定化，另一方面借助膜组件(9)的高效截 留作用以悬浮态形式得以富集，同时在气提作用下所有微生物随污水在导流 筒(8)内外做上下循环运动。
8.根据权利要求7所述脱氮方法，其特征在于：所述功能微生物是氨 氧化菌和厌氧氨氧化菌，所述颗粒型生物膜(7)包括微生物自固定化形成的 颗粒污泥和以活性炭颗粒为载体所形成的生物膜。
说明书
一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法
技术领域
本发明属于环境保护和污水处理技术领域，特别涉及一种强化污水全程 自养脱氮反应器及方法。
背景技术
可持续发展和碳减排一直是环境保护和污水处理技术领域的重要发展目 标和趋势。传统基于硝化-反硝化原理的脱氮技术不仅在好氧硝化阶段需要消 耗大量电能用于曝气充氧，而且需要足够有机碳源用以反硝化过程，存在高 能耗、高占地、高排碳等弊端。此外，由于目前污水有机碳源不足的现象较 为普遍，尤其对于经过浓缩预处理的污水，传统脱氮技术应用受到极大限制。
全程自养脱氮(Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite,CANON)被认为是目前最经济有效的新型脱氮技术，它在同一反应器 内实现了氨氮亚硝化和厌氧氨氧化的原位耦合，不仅节省了60%左右的曝气 能耗，而且无需有机碳源参与。然而，该技术在实际应用中却存在着功能菌 群富集困难、氨氮去除负荷低等难题，尤其是对于低温、低氨氮废水。因此， 如何提高反应器内氨氧化菌(亚硝化)和厌氧氨氧化菌的生物量及反应活性 对保障全程自养脱氮过程顺利进行具有重要的现实和科学意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种强化污水全 程自养脱氮反应器及方法，解决了污水全程自养脱氮功能菌群富集困难、脱 氮效率低等问题，同时能够有效去除污水中的有机物和悬浮物，保证了较高 的出水水质，简化工艺流程。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种强化污水全程自养脱氮反应器，包括反应池10以及设于反应池10 内的微孔曝气器5、导流筒8和膜组件9，所述反应池10顶部设有排气口11， 底部设有进水口和进气口，所述膜组件9为中空纤维膜组件，膜组件9的顶 部与所有膜丝内腔相通。
所述反应池10的进水口经管道连接有进水池1和进水泵2，所述微孔曝 气器5经管道连接有气泵3和流量控制器4，所述膜组件9经管道连接有出 水泵12和出水池13。
所述反应池10由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部为锥形结构，高径 比为3-6。
所述导流筒8为中空筒状结构，纵向设于反应池10中央位置，所述微孔 曝气器5设于导流筒8正下方，所述膜组件9设于导流筒8内部中央位置。
所述导流筒8与反应池10的内径比为0.7-0.9，占整个反应池10高度 的70-80%;所述膜组件9横向长度占导流筒内径的30-50%。
所述膜组件9为PVDF中空纤维膜组件。
本发明还提供了基于所述反应器的一种强化污水全程自养脱氮方法，包 括以下步骤：
步骤一，进水池1中的原污水在进水泵2作用下进入到反应池10，处理 后经膜组件9和出水泵12进入到出水池13;
步骤二，空气经气泵3和流量控制器4进入微孔曝气器5进行曝气，用 于供氧以及产生微气泡6以在导流筒8内形成气提作用并控制膜组件9污染， 最后通过排气口11排出，同时通过调节流量控制器4将溶解氧控制在 0.2-0.5mg/L;
步骤三，将普通活性污泥接种到反应池10内，使得污泥浓度维持在6-8 g/L;
步骤四，将颗粒活性炭按照80-150g/L的量投入到反应池10内，并通 过水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通过 形成颗粒型生物膜7得以固定化，另一方面借助膜组件9的高效截留作用以 悬浮态形式得以富集，同时在气提作用下所有微生物随污水在导流筒8内外 做上下循环运动。
所述功能微生物是氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，所述颗粒型生物膜7包括 微生物自固定化形成的颗粒污泥和以活性炭颗粒为载体所形成的生物膜。
与现有技术相比，本发明主要用于解决污水全程自养脱氮功能菌群富集 困难、脱氮效率低等难题;本发明在同一反应器内实现了基于颗粒型生物膜 的微生物固定化和基于膜截留的悬浮态菌群富集两种技术的耦合，能大幅度 提高全程自养脱氮的生物量和反应活性;本发明所述反应器及方法不仅能有 效去除氨氮，还会对污水中的有机物和悬浮物有较好的去除作用，能保证较 高的出水水质，可作为废水处理工艺中的深度处理单元，能简化整个工艺流 程。
