同步硝化反硝化生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种同步硝化反硝化生物反应器，包括：进水系统，用于向生物反应器中导入含氮污水；洗砂系统，设置于生物反应器内部一侧，用于除去含氮污水中的大颗粒悬浮物；至少两级生物滤池，设置于洗砂系统一侧，用于对含氮污水作进一步净化处理；循环系统，沿生物反应器外壁设置，用于实现含氮污水的循环净化处理；其中，生物滤池内部设有凝胶状生物膜，凝胶状生物膜是通过在生物膜载体上接种功能微生物培养所得。本发明专利技术可靠性高，污水充分环流、反应无死区，实现硝化反硝化同步进行，生物膜载体可持续提供碳源，可实现高效脱氮。

Simultaneous nitrification and denitrification bioreactor

The invention discloses a simultaneous nitrification and denitrification bioreactor, which comprises a water inlet system for introducing nitrogen-containing sewage into the bioreactor, a sand washing system arranged on the inner side of the bioreactor for removing large particle suspended matter in the nitrogen-containing sewage, and a two-stage biological filter at least on the side of the sand washing system. It is used for further purification of nitrogenous sewage. The circulation system is installed along the outer wall of the bioreactor to realize the circulation purification treatment of nitrogen containing wastewater. In the biofilter, there is a gelatinous biofilm inside, and the gel biofilm is obtained by inoculating functional microorganisms on the biofilm carrier. The invention has the advantages of high reliability, full circulation of sewage, no dead zone of reaction, simultaneous nitrification and denitrification, sustainable carbon source provided by biofilm carrier, and high efficiency denitrification.

【技术实现步骤摘要】
同步硝化反硝化生物反应器
本专利技术属于环境水处理设备
，具体涉及一种同步硝化反硝化生物反应器。
技术介绍
硝化反应(Nitrificationprocesses)：在好氧条件下硝化菌群将NH4+-N氧化为NO2--N，进而转化为NO3--N的过程。在NH4+-N转化为NO2--N过程中，氨氧化菌(AOB)为主要微生物菌群。而亚硝化氨氧化菌(NOB)能够将NO2--N氧化为NO3--N。硝化反应的总反应式为：NH4++1.815O2+0.1304CO2→0.0261C5H7O2+0.973NO3--N+0.921H2O+1.973H+。反硝化过程(Denitrificationprocesses)：即在厌氧或缺氧的条件下，反硝化菌群利用有机物作为碳源和能源，NO3--N或NO2--N作为电子受体，并将其转化为N2的过程。电子供体和碳源对反硝化过程及其重要，直接影响反硝化效率。异化反硝化的具体过程为：NO3-+2H++2e→NO2-+H2O-89.2KJ﹒mol-1(1.2)NO2-+2H++e→NO+H2O-32.9KJ﹒mol-1(1.3)2NO+2H++2e→N2O+H2O-226.4KJ﹒mol-1(1.4)N2O+2H++2e→N2+H2O-261.8KJ﹒mol-1(1.5)5C+2H2O+4NO3-→2N2+4OH-+5CO2(1.6)NO3-+1.08CH3OH→0.065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3(1.7)传统硝化一反硝化生物脱氮是目前控制环境污染的主要手段，但受多种因素影响，如操作条件、污水水质、反应器结构、工艺类型等。污水中有机物缺失是限制生物脱氮效率的重要因素，但碳源不足现象在污水处理中己普遍存在。目前市场上的生物反应器在污水处理时，普遍存在由于城市生活污水中有机物含量不足，无法达到较好的脱氮效果，导致出水中含氮化合物浓度较高，无法满足脱氮所需。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠性高，污水充分环流、反应无死区，实现硝化反硝化同步进行，生物膜载体可持续提供碳源，可实现高效脱氮的同步硝化反硝化生物反应器。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：同步硝化反硝化生物反应器，包括：进水系统，进水系统用于向生物反应器中导入含氮污水；洗砂系统，洗砂系统设置于生物反应器内部一侧，用于除去含氮污水中的大颗粒悬浮物；至少两级生物滤池，生物滤池设置于洗砂系统一侧，用于对含氮污水作进一步净化处理；循环系统，循环系统沿生物反应器外壁设置，用于实现含氮污水的循环净化处理；其中，生物滤池内部设有凝胶状生物膜，凝胶状生物膜是通过在生物膜载体上接种功能微生物培养所得。本专利技术的生物反应器通过进水系统向生物反应器中通入含氮污水，含氮污水在经过洗砂系统时除去大颗粒悬浮物以避免影响生物滤池中的凝胶状生物膜的正常工作，提高生物反应器工作可靠性，且生物反应器中设有至少两级生物滤池，使得含氮污水在循环系统的辅助下可与凝胶状生物膜实现充分接触，解决了现有生物反应器普遍存在的短流、死区问题，提升本专利技术生物反应器的市场价值，且生物滤池内部集中布置凝胶状生物膜，使得凝胶状生物膜从表面向内部逐步形成一个溶解氧梯度，表面处于好氧状态，中部是兼性的，而内部属厌氧状态，形成一个相对独立的好氧-兼性-厌氧单元，即在生物反应器整体好氧环境里再形成无数个A2O单元，实现异养型同步硝化和反硝化，快速地对含氮污水进行生物降解，实现高效脱氮，生物膜载体可持续不断提供碳源，接种功能微生物后可快速形成凝胶状生物膜并可稳定地应用于本专利技术的生物反应器中，为污水脱氮提供良好基础与助力。作为优选，生物膜载体的制备方法，包括以下步骤：1)高温自由发酵餐厨垃圾，得到发酵液；2)将100～150份植物秸秆粉碎，然后用0.5～2.0mol/L氢氧化钠溶液浸泡7～16h，蒸馏水洗涤至中性，干燥后加入30～50份改性贝壳粉、10～30份步骤1得到的发酵液、2～8份纤维素分解菌、0.05～0.3份硬脂酸镁和1～6份卵磷脂，混合均匀后干燥制粒，将制得的颗粒放入3～8％海藻酸钠溶液中浸泡，然后在3～8％氯化钙溶液中浸泡2～7h，取出冲洗后晾干，高压压制得到生物膜载体。发酵液提供了纤维素分解菌生长繁殖所需的营养物质并为反硝化菌提供了一部分碳源。生物膜载体表面具有丰富的亲水基团(-OH,-COOH,-NH2)，在纤维素分解菌的水解作用下，释放出各种易利用的有机物，持续不断地为反硝化细菌提供充足的碳源，并在其表面形成不规则的断裂结构。改性贝壳粉的特异性吸附作用和海藻酸钠的成膜特性协同作用，很好地将水溶性碳源禁锢在生物膜载体内，解决了天然植物质碳源可能带来的溶解性有机碳(DOC)和色度升高以及合成有机多聚物普遍成本较高等问题。作为优选，进水系统包括与洗砂系统连接的进水管，进水管表面依次连接有水泵和流量阀。水泵为生物反应器进水提供压力，实现稳定供水，流量阀控制含氮污水的稳流进入，避免流量供应过快或快慢从而影响脱氮效果。作为优选，洗砂系统包括进水室、过滤室和出水室，进水室位于过滤室右下端且与进水系统连接，过滤室底部连接有出杂口，出水室位于过滤室上方，出水室与过滤室之间通过过滤膜分隔。进水管将含氮污水导入进水室中，进水室与过滤室之间设有单向阀，控制含氮污水单向向过滤室中导入，避免因水体流动过程中产生激流造成水体返流影响生物反应器的正常工作，过滤室中的过滤膜对含氮污水中的大颗粒悬浮物进行阻隔过滤并使大颗粒悬浮物滞留在过滤室中，出杂口底部对应的生物反应器壁上连接有检修口，当当前批次污水处理完毕后，大颗粒悬浮物汇聚至过滤室底部的出杂口内部，检修人员通过检修口取拿出杂口内部的杂物，从而实现对生物反应器的工作检修，保证生物反应器一直可保持较佳的工作状态，具有较高可靠性。作为优选，生物滤池中上一级生物滤池底部与下一级生物滤池顶部连接有循环系统，循环系统包含循环回流管路以及水泵。生物滤池设有至少两级，第一级生物滤池与洗砂系统中的出水室连接，上一级生物滤池与下一级生物滤池之间通过循环系统连接联系，使得含氮污水在多级生物滤池之间实现充分脱氮，提高生物反应器的脱氮效果，循环系统通过水泵为循环水提供额外动力，保证含氮污水在生物滤池中具有一定流动速度。作为优选，生物滤池中最后一级生物滤池底部连接有出水系统，出水系统包含出水管。经过多级生物滤池后含氮污水被净化处理为达标水体，通过出水系统用于后期应用。作为优选，洗砂系统与生物滤池中第一级生物滤池通过导水管连接。通过导水管连接可为洗砂系统与生物滤池之间提供缓冲，避免两者之间连接过紧而导致含氮污水在生物滤池中的流速不一致，避免生物滤池内部出现反应死区。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为:1)本专利技术通过多级生物滤池以及循环系统实现含氮污水与凝胶状生物膜的充分接触，解决了现有生物反应器普遍存在的短流、死区问题；2)本专利技术的凝胶状生物膜从表面向内部逐步形成一个溶解氧梯度，可在生物反应器整体好氧环境里再形成无数个A2O单元，实现异养型同步硝化和反硝化；3)持续不断地为反硝化细菌提供充足的碳源，改性贝壳粉的特异性吸附作用和海藻酸钠的成膜特性协同作用，很好地将水溶性碳源禁锢在生物膜载体内，解决了天然植物质碳源可能带来的溶解性有机碳(DOC)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同步硝化反硝化生物反应器，其特征在于，包括：进水系统，所述进水系统用于向生物反应器中导入含氮污水；洗砂系统，所述洗砂系统设置于所述生物反应器内部一侧，用于除去所述含氮污水中的大颗粒悬浮物；至少两级生物滤池(10)，所述生物滤池(10)设置于所述洗砂系统一侧，用于对所述含氮污水作进一步净化处理；循环系统(13)，所述循环系统(13)沿生物反应器外壁设置，用于实现含氮污水的循环净化处理；其中，所述生物滤池(10)内部设有凝胶状生物膜(12)，所述凝胶状生物膜是通过在生物膜载体上接种功能微生物培养所得。

【技术特征摘要】
1.同步硝化反硝化生物反应器，其特征在于，包括：进水系统，所述进水系统用于向生物反应器中导入含氮污水；洗砂系统，所述洗砂系统设置于所述生物反应器内部一侧，用于除去所述含氮污水中的大颗粒悬浮物；至少两级生物滤池(10)，所述生物滤池(10)设置于所述洗砂系统一侧，用于对所述含氮污水作进一步净化处理；循环系统(13)，所述循环系统(13)沿生物反应器外壁设置，用于实现含氮污水的循环净化处理；其中，所述生物滤池(10)内部设有凝胶状生物膜(12)，所述凝胶状生物膜是通过在生物膜载体上接种功能微生物培养所得。2.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物反应器，其特征在于，所述生物膜载体的制备方法，包括以下步骤：1)高温自由发酵餐厨垃圾，得到发酵液；2)将100～150份植物秸秆粉碎，然后用0.5～2.0mol/L氢氧化钠溶液浸泡7～16h，蒸馏水洗涤至中性，干燥后加入30～50份改性贝壳粉、10～30份步骤1)得到的发酵液、2～8份纤维素分解菌、0.05～0.3份硬脂酸镁和1～6份卵磷脂，混合均匀后干燥制粒，将制得的颗粒放入3～8％海藻酸钠溶液中浸泡，然后在3～8％氯化钙溶液中浸泡2～7h，取出冲洗后晾干，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，
申请(专利权)人：浙江工业大学膜分离与水处理协同创新中心湖州研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33