一种低C/N高氨氮废水处理装置的制作方法

本发明涉及含氮废水生物处理技术领域，尤其涉及一种低c/n高氨氮废水处理装置。

背景技术：

传统的生物脱氮技术包括硝化反应和反硝化反应两个阶段。传统硝化工艺通常包含两类菌群，即氨氧化菌（aob）和亚硝酸盐氧化菌（nob）。其中aob能够将氨氮转化为亚硝氮，而生成的亚硝氮由nob彻底氧化为硝氮。通常将氨氮转化成亚硝氮且无亚硝氮转化成硝氮的硝化作用称之为短程硝化作用，而将氨氮经由aob和nob作用转化为硝氮的过程称为全程硝化过程。基于短程硝化的新型生物脱氮工艺有短程硝化-反硝化工艺和短程硝化-厌氧氨氧化工艺。相比于全程硝化，短程硝化理论上能够节约四分之一的曝气量且产酸量降低约25%，大大节约ph调节所需的碱。

一些研究中常运行短程硝化工艺富集大量亚硝氮，在后续工艺中利用短程反硝化作用或厌氧氨氧化作用去除。然而，短程硝化生成的亚硝酸盐具有三致作用，在水体中会产生游离亚硝酸（fna）抑制功能微生物的活性。亚硝氮浓度过高甚至会造成微生物活性严重抑制以致死亡从而导致生物系统崩溃。此外，自养脱氮系统短程硝化-厌氧氨氧化中不可避免产生硝酸盐，而在此系统根本无法去除。短程硝化-反硝化工艺虽然能够去除硝氮但会消耗大量外加碳源，增加运行成本。

传统短程硝化细菌aob、厌氧氨氧化菌、传统反硝化菌分别属于好氧自养菌、厌氧自养菌和厌氧异养菌，三类菌群虽生态位有部分重叠，但具有较大的差异，尤其是同一个系统中的异养菌具有明显的竞争优势，在好氧条件下厌氧菌受到严重抑制。因此，如何在脱氮系统中及时消耗掉生成的亚硝氮以解除其对处理系统的抑制，如何有效利用此三类菌群实现低c/n高氨氮废水的高效处理具有非常重要的应用价值。

中国专利文献中申请号为cn201810205021.5，公开日为2018年9月28日公开的名为“一种短程硝化与厌氧氨氧化一体式的dmbrsbr反应器及其工艺”的发明专利，该申请案公开了一种短程硝化与厌氧氨氧化一体式的dmbrsbr反应器及其工艺，反应器为上下一体的圆柱体，主体分为内外两部分，内部为反应区，外部为水浴区。反应区连接进水管道和曝气管道，出水区连接出水管道，通过动态膜上部出水。反应器通过序批运行方式采用间歇曝气实现不同功能菌群分阶段发挥功用的目的，其不足之处在于：1、由于需要时间静置和曝气连调节反应器中溶解氧的含量以适应不同功能菌群生长环境，除污过程时间久、周期长；2、不能实现连续运行，而批次运行导致不同运行阶段积累代谢中间产物，有可能限制甚至抑制系统运行性能，如亚硝氮积累严重抑制微生物活性；3、不能去除短程硝化-厌氧氨氧化中不可避免产生的硝酸盐，降低出水水质优度。

因此设计一种能够有效解除亚硝氮对系统脱氮性能的抑制，提高不同生态位脱氮功能菌群的活性的低碳氮比高氨氮废水处理装置很有必要。

技术实现要素：

本发明要克服现有的高氨氮废水处理装置中短程消化-反硝化工艺中有机物消耗大、多种菌群竞争抑制等缺点，以及一体化短程消化-厌氧氨氧化工艺中功能菌群生态位差异大难以富集共存、产生的硝酸盐影响脱氮效果等不足，提供了一种经济高效的低c/n高氨氮废水处理装置，能够有效解除亚硝氮对系统脱氮性能的抑制，充分提高不同生态位脱氮功能菌群的富集及活性，在节约外源有机物添加和曝气成本的基础上能够提高系统的运行性能及运行长期稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种低c/n高氨氮废水处理装置，包括反应器本体，反应器本体内设有内筒自养脱氮单元和外筒混合营养脱氮单元，内筒自养脱氮单元由下到上依次设有短程硝化污泥区、堆积填料区、悬挂填料区、集气室和集气罩，堆积填料区的上下两侧分别设有半分隔板，短程硝化污泥区设有短程硝化污泥区曝气管，堆积填料区和悬挂填料区之间设有载体填料区曝气管，内筒自养脱氮单元顶部设有内筒自养脱氮单元出气口；内筒自养脱氮单元和外筒混合营养脱氮单元之间设有连通的过流通道，外筒混合营养脱氮单元设有机械搅拌器、折流板和出水室，外筒混合营养脱氮单元顶部设有外筒混合营养脱氮单元出气口，外筒混合营养脱氮单元底部设有开关可控的内筒排泥口、外筒排泥口，出水室上部设有出水溢流堰和出水管，折流板顶端设有通气筛网；反应器本体底部设有进水口和进水布水区，进水布水区与短程硝化污泥区联通。

通过进水口污水从进水区进入到短程硝化污泥区，短程硝化污泥区曝气管向内筒自养脱氮单元曝气，促进好氧氨氧化菌完成短程硝化，污水持续进入处理装置流动到堆积填料区被活性炭吸附有毒物质和过滤，淤泥在短程硝化污泥区堆积，在处理结束时可以从内筒排泥口排出到外筒混合营养脱氮单元；污水在内筒自养脱氮单元时内部空气能从集气室流出到内筒自养脱氮单元外，有利于形成厌氧环境，污水在内筒自养脱氮单元内持续增加会从过流通道流动到外筒混合营养脱氮单元，机械搅拌器完成泥水混合，通过外源碳源添加口能向外筒混合营养脱氮单元添加碳源，成功富集厌氧反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥和部分短程硝化污泥，经过处理后的水流从出水口流出，污泥从外筒排泥口排除，通过本装置能够完成分离短程硝化过程和厌氧氨氧化过程的进行场所，并保证污水处理时的连续性，能够有效解除亚硝氮对系统脱氮性能的抑制，充分提高不同生态位脱氮功能菌群的活性，在节约外源有机物添加和曝气成本的基础上能够提高系统的运行性能及运行长期稳定性。

作为优选，所述反应器本体为圆柱体，内筒自养脱氮单元在反应器本体内竖直设置，外筒混合营养脱氮单元套设在内筒自养脱氮单元外。结构集中，减少反应器本体内存在的处理死角，提高污水处理效率。

作为优选，过流通道位于内筒自养脱氮单元和外筒混合营养脱氮单元交界处的顶端。减少短程硝化污泥或污水进入到外筒混合营养脱氮单元，充分提高不同生态位脱氮功能菌群的活性。

作为优选，通气筛网连接在外筒混合营养脱氮单元的顶端，折流板竖直设置，折流板的下端与外筒混合营养脱氮单元的底端形成出泥通道，出泥通道正对内筒排泥口和外筒排泥口。方便污泥的排出。

作为优选，内筒自养脱氮单元短程硝化污泥区可接种活性污泥和颗粒污泥形成以短程硝化为主体反应的短程硝化区，外筒混合营养脱氮单元接种厌氧反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥和部分短程硝化污泥，内筒自养脱氮单元和外筒混合营养脱氮单元的体积比为（1.0~3）:1。完成短程硝化过程和厌氧氨氧化过程的分区完成，减小不同菌种的抑制反应。

作为优选，出水溢流堰连接在出水管下方的反应器本体的侧壁上，出水溢流堰从下往上向反应器本体内倾斜，出水溢流堰在反应器本体上的投影能够遮住出水管。防止流出的水体逆流后带出污水，提高装置污水净化的可靠性。

作为优选，短程硝化污泥区、堆积填料区和悬挂填料区的体积比为（2~3）:（0.8~1.2）:1。有利于保证短程硝化的充分性。

作为优选，堆积填料区填充悬浮填料或者堆积石英砂、活性炭，悬挂填料区悬挂弹性填料、组合填料或纤维编织的网格，填料相互交叉成网格状结构，网格孔隙率为大于50%。堆积填料区完成污水中有毒物质的吸附；悬挂填料区完成污水中杂质颗粒的过滤，阻挡无水体带出的堆积填料区的颗粒。

作为优选，通气筛网的孔径为0.1~10.0cm。提高过滤性能，防止通气筛网堵塞。

本发明的有益之处在于：能够有效解除亚硝氮对系统脱氮性能的抑制，充分提高不同生态位脱氮功能菌群的活性，在节约外源有机物添加和曝气成本的基础上能够提高系统的运行性能及运行长期稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：反应器本体1内筒自养脱氮单元2短程硝化污泥区21堆积填料区22悬挂填料区23集气室24外筒混合营养脱氮单元3短程硝化污泥区曝气管41载体填料区曝气管42内筒自养脱氮单元出气口5过流通道6机械搅拌器7外筒混合营养脱氮单元出气口8通气筛网9折流板10进水口11进水布水区12内筒排泥口13出泥通道131外筒排泥口14出水室15出水溢流堰16出水管17半分隔板18外源碳源添加口19集气罩20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步描述。

图1中，一种低c/n高氨氮废水处理装置，包括反应器本体1，反应器本体1为圆柱体。反应器本体1内设有内筒自养脱氮单元2和外筒混合营养脱氮单元3，内筒自养脱氮单元2在反应器本体1内竖直设置，外筒混合营养脱氮单元3套设在内筒自养脱氮单元2外。内筒自养脱氮单元2由下到上依次设有短程硝化污泥区21、堆积填料区22、悬挂填料区23、集气室24和集气罩20，短程硝化污泥区21、堆积填料区22和悬挂填料区23的体积比为2:1.2:1。内筒自养脱氮单元2短程硝化污泥区21可接种活性污泥和颗粒污泥形成以短程硝化为主体反应的短程硝化区，堆积填料区22填充悬浮填料或者堆积石英砂、活性炭，悬挂填料区23悬挂弹性填料、组合填料或纤维编织的网格，填料相互交叉成网格状结构，网格孔隙率为60%。堆积填料区22的上下两侧分别设有半分隔板18，短程硝化污泥区21设有短程硝化污泥区曝气管41，堆积填料区22和悬挂填料区23之间设有载体填料区曝气管42，内筒自养脱氮单元2顶部设有内筒自养脱氮单元出气口5；内筒自养脱氮单元2和外筒混合营养脱氮单元3之间设有连通的过流通道6，过流通道6位于内筒自养脱氮单元2和外筒混合营养脱氮单元3交界处的顶端。外筒混合营养脱氮单元3设有机械搅拌器7、折流板10和出水室15，机械搅拌器7连接在反应器本体1的顶端，折流板10顶端设有通气筛网9；通气筛网9的孔径为2cm。通气筛网9连接在外筒混合营养脱氮单元3的顶端，折流板10竖直设置，出水室15位于折流板10和反应器本体1之间的空间，折流板10的下端与外筒混合营养脱氮单元3的底端形成出泥通道131，出泥通道131正对内筒排泥口13和外筒排泥口14。外筒混合营养脱氮单元3顶部设有外筒混合营养脱氮单元出气口8，外筒混合营养脱氮单元3接种厌氧反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥和部分短程硝化污泥，内筒自养脱氮单元2和外筒混合营养脱氮单元3的体积比为3:1。外筒混合营养脱氮单元3底部设有开关可控的内筒排泥口13、外筒排泥口14，内筒排泥口13和外筒排泥口14相对，内筒排泥口13连通内筒自养脱氮单元2和外筒混合营养脱氮单元3，出水室15上部设有出水溢流堰16和出水管17，出水溢流堰16连接在出水管17下方的反应器本体1的侧壁上，出水溢流堰16从下往上向反应器本体1内倾斜，出水溢流堰16在反应器本体1上的投影能够遮住出水管17。反应器本体1底部设有进水口11和进水布水区12，进水布水区12与短程硝化污泥区21联通。

通过进水口11污水从进水区进入到短程硝化污泥区21，短程硝化污泥区曝气管41向内筒自养脱氮单元2曝气，促进好氧氨氧化菌完成短程硝化，污水持续进入处理装置流动到堆积填料区22被活性炭吸附有毒物质和生物过滤，形成的生物膜能够有效去除水体中氮素；淤泥在短程硝化污泥区21堆积，在处理结束时可以从内筒排泥口13排出到外筒混合营养脱氮单元3；污水在内筒自养脱氮单元2时内部空气能从集气室24流出到内筒自养脱氮单元2外，有利于形成厌氧环境，污水在内筒自养脱氮单元2内持续增加会从过流通道6流动到外筒混合营养脱氮单元3，机械搅拌器7完成污水搅拌，通过外源碳源添加口19能向外筒混合营养脱氮单元3添加碳源，有效富集厌氧反硝化污泥、厌氧氨氧化污泥和部分短程硝化污泥，经过生物处理后的水流从出水口流出，污泥从外筒排泥口14排除，通过本装置能够完成分离短程硝化过程和厌氧氨氧化过程的进行场所，并保证污水处理时的连续性，能够有效解除亚硝氮对系统脱氮性能的抑制，充分提高不同生态位脱氮功能菌群的活性，在节约外源有机物添加和曝气成本的基础上能够提高系统的运行性能及运行长期稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。