一种高效生物脱氮反应器和高氨氮废水处理方法技术

本发明专利技术公开了一种高效生物脱氮反应器和高氨氮废水处理方法，反应器，包括第一反应器和第二反应器，第一反应器内设置有曝气装置，用于提供氨氮废水的短程反硝化过程；第二反应器内设置从下往上依次设置有布水帽层、组合填料层、三相分离器和布水器，布水器上均布有若干个接头；布水帽层均布若干个布水帽，每个布水帽包括连接段和缩径段，连接段的一端与缩径段的一端连接，连接段的另一端固定在第二反应器的底部，缩径段的另一端构成废水出口；布水器上的接头数量与布水帽层的布水帽的数量相同，且每个接头与一个布水帽之间连接有布水管，布水管与布水帽的连接段连通；组合填料层上附着有氨氧化细菌。

【技术实现步骤摘要】
一种高效生物脱氮反应器和高氨氮废水处理方法
本专利技术属于废水处理领域，具体涉及一种高效生物脱氮反应器和高氨氮废水处理方法。
技术介绍
氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵根离子(NH4+)形式存在的氮，氨氮是水体中的营养素，可导致产生水体的富营养化现象，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。高浓度氨氮废水主要来源于钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工、畜牧养殖和饲料生产等工业生产过程。目前市场多采用吹脱法、化学沉淀法、传统硝化反硝化法；前两种方法运行费用极高，后一种方法一次性投资较高，且处理能力有限。厌氧氨氧化工艺目前普遍存在反应条件难控制，细菌差率较低的问题。根本原因在于氨氧化细菌与亚硝酸盐细菌在生理特性上存在差异，厌氧氨氧化细菌AAOB对氧气极为敏感，耐氧能力极低，而厌氧氨氧化反应前段部分的反硝化反应过程中的亚硝酸盐细菌需要消耗氧气。两种微生物生存的控制条件不同，导致厌氧氨氧化工艺在操作实施过程中参数很难控制，系统不稳定，最终导致出水不达标情况。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种高效生物脱氮反应器和高氨氮废水处理方法。以解决同一反应器不同菌群培养，易造成冲击、出水水质不稳定的缺点。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种高效生物脱氮反应器，将厌氧氨氧化工艺分为两个工艺单元，包括第一反应器和第二反应器，第一反应器内设置有曝气装置，用于提供氨氮废水的短程反硝化过程；第二反应器内设置从下往上依次设置有布水帽层、组合填料层、三相分离器和布水器，布水器上均布有若干个接头。进行第二阶段的氨氧化反应过程；布水帽层均布若干个布水帽，布水帽采用点式布置，保证布水均匀稳定；布水器上的接头数量与布水帽层的布水帽的数量相同，且每个接头与一个布水帽之间连接有布水管，布水管与布水帽的连接段连通；组合填料层上附着有氨氧化细菌。三相分离器实现氮气、氨氧化菌种、污水的三相分离。将厌氧氨氧化工艺中的氨氧化细菌与亚硝酸盐细菌进行分开强化培养，根据厌氧氨氧化工艺的反应原理，将反应过程分为两部分，第一部分为短程反硝化过程，发生在第一反应器中，强化培养亚硝化细菌，第二部分为氨氧化反应过程，强化培养厌氧氨氧化细菌，发生在第二反应器中。两部分根据反应条件分别控制运行参数，这样有利于参数的控制，同时保证系统稳定运行。第二反应器底部采用点式布水帽布水，保证反应器底部布水均匀，同时通过布水帽流量设计，保证反应器的整体上升流速控制在0.4-0.6m/h，由于反应器氨氧化菌种浓度较高，同时具有沉降性，通过布水帽设计保证菌种在反应器中保持悬浮状态，使菌种与污水进行充分接触，保证去除效率。优选的，布水帽的缩径段的最大直径与最小直径之比为2-3:1。进一步优选的，布水帽的出口端的直径为32mm。优选的，布水帽在第二反应器底部分布的密度为1-2个/m2。优选的，所述组合填料层的最下端与第二反应器底部之间的距离为90-110cm。第二反应器设置组合填料，用于氨氧化菌种挂膜，增加菌种与污水的接触面积，同时提高了菌种浓度，防止细小菌种随污水流出。同时第二反应器设置三相分离器，反应过程中产生氨氧化细菌吸收氨氮及亚硝酸根，转化为氮气，氮气吸附在菌种表面，使菌种在反应器中上升，当菌种、污水、氮气到达三相分离器时进行分离，氮气被收集排放，菌种与氮气分离后比重增加，沉淀到底部，污水通过三相分离器排走，经过三相分离器实现污水、氮气、菌种的三相分离，保证出水达标排放。优选的，所述组合填料层的厚度为2.0m。组合填料层可以使氨氧化细菌附着，并可以增加菌种与污水接触面积，同时提高氨氧化细菌浓度，提高整体处理负荷，克服传统反应器普通负荷不高，装置过大的问题。优选的，所述曝气装置为可提升曝气装置。解决传统曝气装置因部分损坏，需整体停产等弊端。进一步优选的，所述曝气装置包括3-5套膜管曝气器。根据水质的波动，及时调整曝气装置开度，严格控制运行溶解氧含量，如果其中的某套曝气器损坏，通过可提升装置可以进行及时更换，同时使用其他的曝气器进行曝气，以防止需整体停产的发生。利用上述高效生物脱氮反应器进行的高氨氮废水的处理方法，包括如下步骤：1)将高氨氮废水通入至第一反应器内，并向第一反应器内曝气，进行短程反硝化过程，控制高氨氮废水中溶解氧浓度为1.1-1.5mg/L，pH值为7.3-7.8，温度为30～35℃；2)将第一反应器内反应后的高氨氮废水输送至第二反应器的布水器，并通过布水帽均匀分布在第二反应器的底部，调节高氨氮废水的pH值为6.7-8.3，温度为30～34℃，氨氧化细菌的浓度为1010-1050cell·mL-1。优选的，步骤1)中，所述曝气为间歇曝气。优选的，高氨氮废水在第二反应器中的上升流速为0.4-0.6m/h。以防止氨氧化细菌在第二反应器中沉积。本专利技术的工作原理为：其中，前段反应为短程硝化反硝化反应，在低溶解氧条件下，亚硝酸盐细菌通过亚硝化反应，将部分氨氮转化为亚硝酸根，过程中亚硝酸盐细菌需要消耗碱度及氧气，在前段反应过程中，短程硝化工艺要求硝化反应停留在亚硝化阶段，出水亚硝酸盐得到积累，而硝酸盐含量低，同时确保NH4+-N/NO2--N在1:1左右。反应产生的亚硝酸盐为后续的氨氧化反应奠定基础，其主要作用为：一是作为羟胺的前提；二是作为电子汇，处置反应产生的电子；三是作为能源，在亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程中产生还原当量，发生的反应为：NH4++HCO3-+0.8O2→0.55NH4++0.45NO2-+CO2+1.5H2O后段氨氧化反应阶段，是在低溶解氧条件下以亚硝酸盐(NO-2)为电子受体，以NH4+，将氨(NH4+)转化成氮气(N2)，同时伴随着以亚硝酸盐为电子供体固定CO2并产生硝酸盐(NO3-)的生物过程，其中氨氮转化过程为厌氧氨氧化菌以羟胺作为氧化剂，把氨氮氧化成联氨，联氨再氧化成氮气的过程，发生的反应为：NH4++1.31NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.5N0.15+2H2O。本专利技术的有益效果为：将厌氧氨氧化工艺中的氨氧化细菌与亚硝酸盐细菌进行分开强化培养，根据厌氧氨氧化工艺的反应原理，将反应过程分为两部分，第一部分为短程反硝化过程，发生在第一反应器中，强化培养亚硝化细菌，第二部分为厌氧氨氧化反应过程，强化培养厌氧氨氧化细菌，发生在第二反应器中。两部分根据反应条件分别控制运行参数，这样有利于参数的控制，同时保证系统稳定运行。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是第一反应器的结构示意图；图3是第一反应器的俯视图结构示意图；图4是布水器的结构示意图；图5是布水管的连接结构示意图；图6是布水帽的结构示意图；图7是组合填料的结构示意图。其中，1、第一反应器，2、第二反应器，3、曝气装置，4、提升泵，5、布水器，6、三相分离器，7、布水管，8、组合填料，9、空气管，10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效生物脱氮反应器，其特征在于：包括第一反应器和第二反应器，第一反应器内设置有曝气装置，用于提供氨氮废水的短程反硝化过程；第二反应器内设置从下往上依次设置有布水帽层、组合填料层、三相分离器和布水器，布水器上均布有若干个接头；布水帽层均布若干个布水帽，布水帽采用点式布置；布水器上的接头数量与布水帽层的布水帽的数量相同，且每个接头与一个布水帽之间连接有布水管，布水管与布水帽的连接段连通；组合填料层上附着有氨氧化细菌。

【技术特征摘要】
1.一种高效生物脱氮反应器，其特征在于：包括第一反应器和第二反应器，第一反应器内设置有曝气装置，用于提供氨氮废水的短程反硝化过程；第二反应器内设置从下往上依次设置有布水帽层、组合填料层、三相分离器和布水器，布水器上均布有若干个接头；布水帽层均布若干个布水帽，布水帽采用点式布置；布水器上的接头数量与布水帽层的布水帽的数量相同，且每个接头与一个布水帽之间连接有布水管，布水管与布水帽的连接段连通；组合填料层上附着有氨氧化细菌。2.根据权利要求1所述的高效生物脱氮反应器，其特征在于：布水帽的缩径段的最大直径与最小直径之比为2-3:1。3.根据权利要求2所述的高效生物脱氮反应器，其特征在于：布水帽的出口端的直径为8-10mm。4.根据权利要求3所述的高效生物脱氮反应器，其特征在于：布水帽在第二反应器底部分布的密度为1-2个/m2。5.根据权利要求1所述的高效生物脱氮反应器，其特征在于：所述组合填料层的最下端与第二反应器底部之间的距离为100cm。6.根据权利要求1所述的高效生物脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱杰高，刘帅，张在旺，
申请(专利权)人：山东太平洋环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37