一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器及快速挂膜方法技术

本发明专利技术公开了一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器及快速挂膜方法，在反应器内设置横板a、竖板b、竖板c及横板d，横板a将反应器横向分成上下两部分，下部为第一厌氧区，上部被竖板b、竖板c纵向分成三部分，依次为好氧区、过渡区和第二厌氧区；竖板b下端与横板a密封连接，上端与反应器顶部留有过水口，竖板c上端与反应器顶部密封连接，下端与横板a留有过水口，横板d左端与竖板c底部密封相连，右端与反应器壁密封连接；过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒。挂膜时从底部进水，污水依次经第一厌氧区-好氧区-过渡区-第二厌氧区后，由反应器上部排出，反应器中各区域生物膜分区培养，能够更好形成具有特定性能的生物膜，挂膜快速、脱氮效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水生物处理
，具体涉及一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器及快速挂膜方法。
技术介绍
近年来，随着我国城镇化建设的迅速发展，我国的水环境污染和水体富营养化状况越来越严重，许多湖泊水体已不能发挥其正常功能而严重地影响了工农业和渔业生产，越来越严重地阻碍着我国国民经济的发展。氮素是造成水体富营养化的主要污染物，对排放的污水中总氮含量的控制尤为重要。传统的脱氮处理工艺为全程硝化反硝化生物脱氮，即在亚硝化菌作用下，将氨氮氧化成亚硝态氮，再在硝化菌的作用下，将亚硝态氮氧化成硝态氮；再通过兼性厌氧菌利用有机物将硝酸盐还原为氮气。传统的脱氮处理工艺处理时间较长，成本较高，工艺复杂，污泥利用率低。短程硝化反硝化技术是将硝化反应控制在亚硝酸盐阶段，不进行亚硝酸盐至硝酸盐的转化，直接进行反硝化反应。与传统的硝化反硝化技术相比，短程硝化反硝化具有如下优点：好氧阶段节省25%的氧消耗量；缺氧段节省40%的外碳源消耗量；亚硝酸盐反硝化反应以硝酸盐反硝化反应速率的1.5-2倍进行。短程硝化反硝化在经济上和技术上均具有较高的可行性。CN201310474937.8公开了一种一体化短程硝化反硝化生物脱氮反应器。该设备将空气推流区、曝气区、缺氧区和沉淀区有机组合，形成一体化反应器。由生物脱氮反应器、水箱、平衡水箱、液体流量计、气体流量计、空气压缩机、空气推流器、排泥孔、出水口等组成。进水与沉淀池回流水混合进入空气推流区，空气压缩机压缩空气经过空气推流器将进水推入到曝气区，出水进入缺氧区，缺氧区进行反硝化反应后，出水进入沉淀区，沉淀池出水部分排放，部分随进水一同进入空气推流区。曝气区溶解氧浓度在进水端较高，出水端较低。该反应器的缺点在于好氧区的进水端与出水端在一侧，容易造成污水的短流，导致停留时间不够，反应不完全。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器及快速挂膜方法。本专利技术在生物膜脱氮反应器内设置四个反应区，各反应区的生物膜进行分区单独培养，能够更好地形成具有特定性能的生物膜体系，并且在好氧区投加亚硝酸菌生长促进剂，可以实现快速挂膜，脱氮效果好。本专利技术的生物膜脱氮反应器，是在反应器内部设置横板a、竖板b、竖板c及横板d，横板a的横截面积与反应器横截面积相同，将反应器横向分成上下两部分，下部为第一厌氧区A1，上部被竖板b、竖板c纵向分成三部分，从左向右依次为好氧区，即O区，过渡区和第二厌氧区A2；其中竖板b下端与横板a密封连接，上端与反应器顶部之间留有过水口，竖板c上端与反应器顶部密封连接，下端与横板a之间留有过水口，横板d左端与竖板c底部密封相连，右端与反应器壁密封连接；过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒。挂膜阶段从反应器底部进水，污水依次经过厌氧区A1-好氧区O-过渡区-厌氧区A2后，由反应器上部排出。本专利技术上述结构的反应器不仅能够实现污水的折流流动，保证污水在反应器内的污水停留时间，而且反应器占地面积小，结构紧凑，挂膜快速、脱氮效果好。本专利技术中，生物膜脱氮反应器的高径比为3:1-10:1，横板a距反应器底部1/3-1/5高处，优选1/4处设置，其横截面积与反应器横截面积相同，横板a下部即为厌氧区A1。竖板b下端距横板a中心线向左偏离1/10-1/7横板长度，优选1/8，上端距离反应器顶部约4-8cm的位置，竖板b左侧即为好氧区O。竖板c与竖板b以横板a的中心线对称平行布置，其上端与反应器顶端密封连接，底端距离横板a上表面约4-8cm，竖板b、c之间的区域即为过渡区。横板d左端与竖板c底端密封相连，右端与反应器壁密封连接，从而与反应器壁围成厌氧区。横板a的横截面被竖板b分割成两种形式，横板a左侧为网格状，废水由厌氧区A1通过横板a左侧的网格进入好氧区O，横板a右侧为平板密封状。竖板b、竖板c的横截面为平板密封状；横板d的横截面为网格状，经过过渡区后的废水通过横板d进入厌氧区。本专利技术中，厌氧区A1、好氧区O、过渡区和厌氧区A2的体积比约为0.8-1:0.8-1:0.3-0.5:0.8-1。反应器下部设有进水口，横板a和横板d之间设有冲洗排水口，反应器上部侧面设有出水口，顶部设有排气口。每个反应区均设有曝气系统，包括压缩机、进气管和气体分配器等，从而实现氧气的供给。本专利技术中，厌氧区A1、好氧区O和厌氧区A2的生物填料可选用本领域常用的生物填料，厌氧区A1优选立体弹性填料；好氧区O和厌氧区A2的生物填料，优选圆柱形比表面积较大的生物活性填料，填料体积约占反应区体积的3/5-4/5。将生物膜填料固定好后，再将活性污泥装载各反应器的填料上，使各反应区内的污泥浓度为5-10g/L。本专利技术中，过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒的上表面与竖板b的上表面平齐，体积约占过渡区体积的3/5-4/5，既可以过滤污泥，防止好氧污泥进入厌氧区A2，而且可以将好氧区少量完全硝化产生的硝酸盐氮催化还原为亚硝酸盐氮，保证厌氧区主要进行短程反硝化反应。所述的钯-铜负载活性炭催化剂颗粒的制备方法为：以活性炭为载体，Pd-Cu负载总量为1.5%-2.5%，其中Pd/Cu的摩尔比为3:1-5:1。本专利技术采用上述生物膜脱氮反应器的的快速挂膜方法，包括如下内容：（1）在厌氧区A1、好氧区O及厌氧区A2装入相应的生物填料，使填料体积占各反应区体积的3/5-4/5，并按照污泥浓度5-10g/L（L指反应器总容水量）的量将含有硝化菌、反硝化菌的活性污泥活分撒到三个反应区的填料内；过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒，粒径为3-5mm，体积约占过渡区体积的3/5-4/5；（2）从反应器底部以(6/7H-H)m/h的流速注入含氮污水，其中H为反应器的高，污水依次经过厌氧区A1-好氧区O-过渡区-厌氧区A2，当整个反应器注满待处理污水时，停止进水，关闭排水口，启动曝气系统，控制厌氧区A1、好氧区O及厌氧区A2的溶解氧浓度为1-3mg/L；同时在好氧区O内投加亚硝酸菌生长促进剂，所述的亚硝酸菌生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、无机酸羟胺和Na2SO3，所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成；（3）当曝气24-48h后，关闭厌氧区内的曝气系统，好氧区仍持续曝气，同时打开进水口和排水口，采用连续进水的方式继续培养，并在好氧区O内投加亚硝酸菌生长促进剂。经过36-84h后，在三个反应区的填料上能够看到厚度约2mm的棕褐色生物膜，同时观察到排气口附近有气泡生成，视为挂摸完成。本专利技术中，挂摸阶段控制含氮污水的pH值为7.0-8.0，处理温度为25-35℃，废水中BOD5:N:P=100:5:1，进水氨氮浓度为200-400mg/L，COD小于500mg/L。如果原水不满足要求，可通过稀释、加磷酸二氢钾或葡萄糖等方法进行调节。本专利技术中，所述亚硝酸菌生长促进剂中金属盐为40-100重量份，优选为50-80重量份，多胺类物质为5-30重量份，优选为10-20重量份，无机酸羟胺为0.05-1.5重量份，优选为0.1-1.0重量份，Na2SO3为10-40重量份，优选为20-30重量份。所述金属盐可以是钙盐、镁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器，其特征在于在反应器内部设置横板a、竖板b、竖板c及横板d，横板a的横截面积与反应器横截面积相同，将反应器横向分成上下两部分，下部为第一厌氧区A1，上部被竖板b、竖板c纵向分成三部分，从左向右依次为好氧区，即O区，过渡区和第二厌氧区A2；其中竖板b下端与横板a密封连接，上端与反应器顶部之间留有过水口，竖板c上端与反应器顶部密封连接，下端与横板a之间留有过水口，横板d左端与竖板c底部密封相连，右端与反应器壁密封连接；过渡区装填钯‑铜负载活性炭催化剂颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种短程硝化反硝化生物膜脱氮反应器，其特征在于在反应器内部设置横板a、竖板b、竖板c及横板d，横板a的横截面积与反应器横截面积相同，将反应器横向分成上下两部分，下部为第一厌氧区A1，上部被竖板b、竖板c纵向分成三部分，从左向右依次为好氧区，即O区，过渡区和第二厌氧区A2；其中竖板b下端与横板a密封连接，上端与反应器顶部之间留有过水口，竖板c上端与反应器顶部密封连接，下端与横板a之间留有过水口，横板d左端与竖板c底部密封相连，右端与反应器壁密封连接；过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：生物膜脱氮反应器的高径比为3:1-10:1，横板a距反应器底部1/3-1/5高处设置，下部即为厌氧区A1；竖板b下端距横板a中心线向左偏离1/10-1/7横板长度，上端距离反应器顶部4-8cm，竖板b左侧即为好氧区O；竖板c与竖板b以横板a的中心线对称平行布置，其上端与反应器顶端密封连接，底端距离横板a上表面约4-8cm，竖板b、c之间的区域即为过渡区。3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于：横板a的横截面被竖板b分割成两种形式，横板a左侧为网格状，废水由厌氧区A1通过横板a左侧的网格进入好氧区O，横板a右侧为平板密封状；竖板b、竖板c的横截面为平板密封状；横板d的横截面为网格状，经过渡区后的废水通过横板d进入厌氧区。4.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于：厌氧区A1、好氧区O、过渡区和厌氧区A2的体积比约为0.8-1:0.8-1:0.3-0.5:0.8-1。5.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于：厌氧区A1的生物填料选用立体弹性填料，好氧区和厌氧区A2的生物填料选用圆柱形比表面积较大的生物活性填料；填料体积约占反应区体积的3/5-4/5；将生物膜填料固定好后，再将活性污泥装载到各反应器的填料上，使各反应区内的污泥浓度为5-10g/L。6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：过渡区装填钯-铜负载活性炭催化剂颗粒的上表面与竖板b的上表面平齐，体积占过渡区体积的3/5-4/5。7.根据权利要求1或6所述的反应器，其特征在于：钯-铜负载活性炭催化剂颗粒的制备方法为：以活性炭为载体，Pd-Cu负载总量为1.5%-2.5%，其中Pd/Cu的摩尔比为3:1-5:1。8.采用权利要求1-7任一所述的生物膜脱氮反应器的快速挂膜方法，其特征在于包括如下内容：（1）在厌氧区A1、好氧区O及厌氧区A2装入相应的生物填料，使填料体积占各反应区体积的3/5-4/5，并按照污泥浓度5-10g/L的量将含有硝化菌、反硝化菌的活性污泥活分撒到三个反应区的填料内；过渡区装...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵胜楠，高会杰，孙丹凤，郭志华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11