一种厌氧氨氧化生物膜反应系统的制作方法

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种厌氧氨氧化生物膜反应系统，尤其是一种能够在短时间内完成厌氧氨氧化菌附着和生长过程的反应系统。

背景技术：

目前，化肥制造、焦化、食品加工等过程中产生大量高氨氮废水，利用常规A₂O或SBR等常规工艺很难将其去除，并且在这一过程中需额外投加碳源，增加了运行成本和难度。厌氧氨氧化是一种新型的脱氮工艺，其基本原理是在厌氧条件下，以NO₂^--N作为电子受体，将NH₄⁺-N直接氧化成N₂的生物化学反应，越来越受到研究人员的关注。但是由于厌氧氨氧化菌存在世代时间长(不小于11d)、增殖速率慢等缺陷，限制了其进一步的推广应用。针对这一问题，研究人员多采用生物膜反应器，如塔式生物滤池，让厌氧氨氧化菌在载体上附着、生长，以提高其增殖速率。但是，现行的厌氧氨氧化生物膜反应器多是直接使用的传统的生物膜反应装置，很少考虑厌氧氨氧化菌独特的生理特性和生长特点，导致其生长速率缓慢，挂膜过程时间长，生物膜易脱落。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出了一种厌氧氨氧化生物膜反应系统，采用本实用新型不仅能在前期完成生物膜的迅速生长，完成挂膜过程，并且能在运行过程中抵抗外界不良环境的影响，提高反应装置的抗冲击能力。

本实用新型采用以下技术方案：一种厌氧氨氧化生物膜反应系统，包括反应器，反应器外部设有夹套，该系统还包括恒温水箱、氮气存储装置和循环水箱；反应器内设有火山岩颗粒填料层；恒温水箱分别通过管路与夹套的循环水进口和循环水出口连通；氮气存储装置通过管路与反应器下部的曝气装置连通；循环水箱通分别通过管路与反应器上部的雾化器和反应器底部的出水口I连通。

循环水箱通过管路与进水桶相连且管路上设有蠕动泵。

循环水箱上设有出水口II，出水口II与出水池连通。

循环水箱上设有在线检测系统I；出水池上设有在线检测系统II。

反应器底部的出水口I与循环水箱连通的管路上依次设有液位控制器和沉淀池。

恒温水箱与夹套的循环水进口之间的管路上设有离心泵。

循环水箱与反应器上部的雾化器之间的管路上设有增压泵。

氮气存储装置与反应器下部的曝气装置之间的管路上设有质量流量控制器。

反应器上部设有气体出口，气体出口处设有水封。

反应器内部火山岩颗粒填料层下方设有承托层；反应器外部设有铝箔或者黑布。

反应器为塔式生物滤池形式，材质为有机玻璃或不锈钢。反应器内，采用表面粗糙、比表面积大、机械强度高的火山岩颗粒填料作为厌氧氨氧化生物膜载体，填料填充比控制在65％左右。

在反应器外部设置夹套，通过恒温水箱将反应器温度控制在37-40℃，pH值通过投加Na₂CO₃、KHCO₃或HCl控制在7.5-8.5之间，Na₂CO₃、KHCO₃或HCl一般投加在循环水箱内。反应器材质为有机玻璃时，反应器外需包裹铝箔或黑布以达到避光的目的。在反应器上部气体出口处设有水封，避免外界O₂进入。在反应器底部的出水口I与循环水箱连通的管路上设有液位控制器，可控制反应器内液位高度，进而实现水封，以保证反应器完全密封，避免外界O₂进入。

进水由蠕动泵从进水桶泵入循环水箱内，循环水箱内的水由增压泵从反应器顶部进入，经过雾化器雾化后自上而下喷淋，反应后从反应器底部的出水口I自流进入沉淀池，将脱落的生物膜沉降后，出水自流进入循环水箱。循环水箱一方面设置回流管线，将水回流至雾化器以保证喷淋水量；一方面通过溢流控制循环水箱内液位，出水经出水口II流出进入出水池，循环水箱内液位保持恒定。进水中配制一定浓度的底物(NH₄⁺-N与NO₂^--N)与微量元素、pH缓冲基液等(具体配方在多篇文献中均有体现)，根据厌氧氨氧化菌的生长和总氮去除情况，调节进水氮负荷。在运行过程中，为防止O₂抑制厌氧氨氧化菌生长，在反应器内通入N₂，N₂流量由质量流量控制器控制，N₂从反应器底部曝气装置通入，反应后从反应器顶部出气口排出。本实用新型中，接种的厌氧氨氧化菌附着在火山岩上，吸收水中的营养物质，在水力的冲刷下，不存在悬浮微生物与载体上的厌氧氨氧化菌竞争营养物质，因此厌氧氨氧化菌生长速率快。

为了实现运行数据的实时监测，循环水箱上设有在线检测系统I；出水池上设有在线检测系统II。线检测系统I对溶解氧(DO)、温度、pH在线检测，以保证厌氧氨氧化菌良好的生存环境。线检测系统II对NH₄⁺-N、NO₂^--N与NO₃^--N在线检测，以了解厌氧氨氧化菌脱氮情况，及时调整进水氮负荷。

本实用新型的有益效果是，可以通过在线检测装置、曝气装置、恒温水箱控制反应器的各项参数控制在最适宜厌氧氨氧化菌生长的环境；使用火山岩颗粒填料为载体，使厌氧氨氧化菌快速在填料上附着、生长，达到快速挂膜的目的；进水经过雾化器雾化后自上而下喷淋，在水力的冲刷下，避免了悬浮微生物与载体上的厌氧氨氧化菌竞争营养物质，保证了厌氧氨氧化菌快速生长。

附图说明

图1是本实用新型的反应机理图。

图2是本实用新型结构示意图(省略铝箔或者黑布)。

图1中：1、厌氧氨氧化生物膜，2、火山岩颗粒，3、反应基质；

图2中：4、水封，5、离心泵，6、恒温水箱，7、气体出口，8、火山岩颗粒填料层，9、雾化器，10、反应器，11、曝气装置，12、承托层，13、液位控制器，14、质量流量控制器，15、增压泵，16、氮气存储装置，17、沉淀池，18、蠕动泵，19、进水桶，20、循环水箱，21、出水口II，22、出水池，23、在线检测系统I，24、在线检测系统II，25、夹套，26、循环水进口，27、循环水出口，28、出水口I。

具体实施方式

一种厌氧氨氧化生物膜反应系统，包括反应器10，反应器10外部设有夹套25，该系统还包括恒温水箱6、氮气存储装置16和循环水箱20；反应器10内设有火山岩颗粒填料层8；恒温水箱6分别通过管路与夹套25的循环水进口26和循环水出口27连通；氮气存储装置16通过管路与反应器10下部的曝气装置11连通；循环水箱20通分别通过管路与反应器10上部的雾化器9和反应器10底部的出水口I28连通。

循环水箱20通过管路与进水桶19相连且管路上设有蠕动泵18。

循环水箱20上设有出水口II21，出水口II21与出水池22连通。

循环水箱20上设有在线检测系统I23；出水池22上设有在线检测系统II24。

反应器10底部的出水口I28与循环水箱20连通的管路上依次设有液位控制器13和沉淀池17。

恒温水箱6与夹套25的循环水进口26之间的管路上设有离心泵5。

循环水箱20与反应器10上部的雾化器9之间的管路上设有增压泵15。

氮气存储装置16与反应器10下部的曝气装置11之间的管路上设有质量流量控制器14。

反应器10上部设有气体出口7，气体出口7处设有水封4。

反应器10内部火山岩颗粒填料层8下方设有承托层12；反应器10外部设有铝箔或者黑布。

所述的雾化器为现有技术中常用的雾化器，所述的承托层为现有技术常用的承托层，一般为滤网结构。