一种实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的生物膜反应器及快速实现方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的生物膜反应器及快速实现方法，属于废水生物处理领域。
【背景技术】
[0002]由于传统硝化反硝化工艺成本较高，且产生N20气体，厌氧氨氧化工艺作为一种新型脱氮工艺，尤其适用于高氨氮废水处理领域。该工艺是指在厌氧或缺氧条件下，由厌氧氨氧化菌以亚硝氮为电子受体，将氨氮直接转化成氮气，从而避免了有机碳源和氧气的参与，使得脱氮成本大幅降低，仅为传统技术方法的1/10，因此厌氧氨氧化工艺的高效廉价性得到人们广泛的关注。
[0003]但是厌氧氨氧化反应过程中产生一定量的硝氮，使得厌氧氨氧化工艺的总氮去除率难以达到90%，在高氨氮含量的背景下，其出水中残留总氮含量较高，出水总氮指标难以符合城镇污水处理厂污染物排放一级标准(GB 18918-2002)。且大部分的污水中都含有一定量的有机物，这使得厌氧氨氧化耦合其他工艺达到同步去除氮素和有机物显得尤为重要。
[0004]现有的厌氧氨氧化反应存在厌氧氨氧化菌世代周期长，生长缓慢，比较难培养，即使少部分的污泥流失对反应器的启动也会产生巨大的影响；而硝化菌为好氧菌，反硝化与厌氧氨氧化菌为厌氧菌，特别是厌氧氨氧化对氧气尤其敏感，由于这三种菌的特点，现有技术很难将硝化-反硝化-厌氧氨氧化耦合同步使用，因此，如何将三种菌有效的配合是当今的一个难点。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的生物膜反应器，该反应器可以实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化反应，有效缩短同步硝化_反硝化_厌氧氨氧化工艺的启动时间，在提尚总氣去除率的基础上，同步去除废水中的有机物。
[0006]本发明还提供一种利用上述生物膜反应器快速实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的方法。
[0007]术语说明:
[0008]膜曝气，即利用中空纤维膜微孔的特点实现无泡曝气。
[0009]SBR，即序批式活性污泥法。
[0010]本发明的技术方案如下:
[0011]—种实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的生物膜反应器，包括反应器本体，在反应器本体的侧壁的底部设置有进水口，上部设置有出水口，其特征在于，在反应器本体内部设置有螺旋状中空纤维膜管，中空纤维膜管沿反应器本体中轴从反应器本体上部延伸下部，在中空纤维膜管螺旋围成的空间内设置有无纺布填料，无纺布填料的边缘距离中空纤维膜管0.5?3cm，螺旋状中空纤维膜管一端封闭，另一端外接曝气系统。
[0012]本发明优选的，所述的中空纤维膜管直径为0.5?3mm，长度为6?15m，中空纤维膜管管壁上膜孔径为0.05?0.5um。
[0013]本发明的螺旋状中空纤维膜管是由长度为8m中空状的纤维膜管螺旋盘绕而成或在反应器本体内部设置有螺旋支架，中空纤维膜管盘绕在螺旋支架上。
[0014]本发明优选的，所述的螺旋状中空纤维膜管螺旋螺距为3?8cm。
[0015]本发明优选的，所述的螺旋状中空纤维膜管的最边缘距离反应器本体的侧壁0.5_3cm0
[0016]本发明优选的，所述的无纺布填料为表面褶皱状，或无纺布填料包括6个连接在一起的树枝状的长条形无纺布片，相邻长条形无纺布片之间的夹角为60°。
[0017]本发明优选的，长条形无纺布片厚度为0.1-0.5cm。
[0018]本发明优选的，生物膜反应器连接有在线溶解氧仪，反应器本体内还设置有pH计、搅拌器。
[0019]本发明利用中空纤维膜多孔，且孔径小的特点，实现无泡曝气。中空纤维膜比表面积大，传质效率高，本发明中将中空纤维膜制成螺旋状，均匀分布在反应器外围，既可以减少曝气量，又能防止单位体积内过高的氧气量影响厌氧氨氧化菌的活性。本发明中使用无纺布填料作为微生物载体，无纺布填料透水性好，既能实现污泥附着生长，减少污泥流失，又不影响处理废水的流动。本发明中的中空纤维膜与无纺布填料相互配合，可以实现微生物分区生长，无纺布填料外部与中空纤维膜附近生长硝化菌，无纺布内部则为反硝化菌和厌氧氨氧化菌提供了厌氧环境，可以实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化反应。
[0020]利用上述生物膜反应器快速实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的方法，包括步骤如下:
[0021](1)向上述生物膜反应器的反应区内投加污泥，所述的污泥选自活性污泥、厌氧颗粒污泥、硝化反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥之一或任意组合；
[0022](2)从生物膜反应器的底部利用蠕动栗通入待处理废水，根据生物膜反应器的体积调节蠕动栗转速以控制进水流速，使待处理污水在生物膜反应器内水力停留时间为6?80小时，利用机械搅拌使得污泥与待处理废水混合均匀，通入待处理废水后的污泥浓度为3000?7000mg/L，同时采用加热带或恒温循环水浴装置使生物膜反应器内部温度维持在30?35度，通过调节空气压缩机的运转控制反应器内溶解氧，并通过在线溶解氧仪控制溶解氧D0，充入氮气辅助调节溶解氧含量，使溶解氧含量控制在0.2-0.8mg/L，通入二氧化碳使反应器内pH保持在7.1?7.7 ;
[0023](3)保持生物膜反应器的出水流速与进水流速相同，生物膜反应器运行110?160天后成功启动硝化-反硝化-厌氧氨氧化同步反应，每天监测氮素及C0D含量，反应器启动阶段初始氮素含量为200?250mgN/L、COD为80?120mg/L。
[0024]本发明优选的，所述的污泥为厌氧氨氧化污泥与硝化反硝化污泥的混合污泥，厌氧氨氧化污泥与硝化反硝化污泥的质量比为: (1?2)。
[0025]本发明的污泥含水率大于等于98wt%。
[0026]本发明优选的，所述的活性污泥取自济南市政污水处理厂排出的污泥，厌氧颗粒污泥取自淄博一造纸厂污水处理厂排除的污泥，经过滤、筛选、前期培养后制得，所述过滤、筛选即筛除所取污泥中的树叶、废弃纸张、废弃塑料等各种杂质；所述前期培养即用待测废水通入所取污泥，去除发生上浮和膨胀的污泥。
[0027]本发明优选的，所述的硝化反硝化污泥为同步硝化反硝化反应器中生产过剩或废弃的污泥。
[0028]本发明优选的，所述厌氧氨氧化污泥为厌氧氨氧化反应器生产过剩或废弃的污泥和/或出水污泥制得，将厌氧氨氧化反应器生产过剩或废弃的颗粒污泥和/或出水污泥收集，以干净且密闭性好的玻璃瓶作为保存容器，需要保存的污泥体积与保存容器的容积比为1:2?4，在3?4°C下密封保存6?8个月备用，厌氧氨氧化污泥颜色为棕红色或棕黄色。
[0029]本发明优选的，反应器本体为立式圆柱形，有效容积为10?100L。
[0030]本发明优选的，步骤(2)中，反应器进水流速为0.2?2L/h，待处理污水在生物膜反应器内水力停留时间为30?60小时。
[0031]本发明优选的，为了使待处理污水与污泥充分接触，膜曝气生物膜反应器采用机械搅拌方式，将待处理废水与污泥混合均匀。
[0032]本发明优选的，所述待处理废水为养殖废水、冶金废水、石油化工废水等含氨氮废水。
[0033]本发明的快速实现同步硝化-反硝化-厌氧氨氧化的方法，适用于去除养殖废水、冶金废水、石油化工等废水中的氨氮，尤其适用于氨氮和有机质的同步去除。
[0034]本发明优