一种短程硝化反硝化反应器及其运行方法

本发明涉及氨氮废水处理，具体是涉及一种短程硝化反硝化反应器及其运行方法。

背景技术：

1、近年来，随着国内外学者对脱氮微生物以及硝化/反硝化机制的不断探索和深入研究，一些经济高效的新型生物脱氮技术逐步被开发了出来，如短程硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺(anaerobic ammonia oxidation，anammox)、限制自养硝化反硝化工艺、完全自养型生物脱氮技术以及部分反硝化-anammox等。这些新型生物脱氮技术的出现和发展为解决猪场沼液等高氨氮废水的氮素去除问题开辟了新的途径，通过引入新的生物脱氮技术，能够显着改善当今的废水处理实践过程。

2、在这些新的脱氮工艺中，短程硝化反硝化工艺与anammox工艺联用的策略因其在处理猪场沼液、污泥消化液以及垃圾渗滤液等高氨氮废水中呈现出高氮去除率，并且可以显著地降低污水处理过程中的运营成本，具有非常明显的成本效益和能源效率，被认为是最具发展前景的脱氮技术。

3、但是，两者在实际应用中常常面临着诸如no2--n/nh4+-n比值难以稳定控制、nob适应抑制、anaob生长周期长富集缓慢且对重金属和抗生素等环境因素极其敏感等系列挑战，尤其是短程硝化反硝化中对于污泥量的控制以及回用还缺乏研究。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种短程硝化反硝化反应器及其运行方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种短程硝化反硝化反应器，包括依次连通的进水水箱、短程硝化反硝化反应塔、沉淀池、中间水箱、细胞固定化厌氧氨氧化反应器和出水水箱；

4、所述短程硝化反硝化反应塔底部一侧通过进水管与所述进水水箱连接，短程硝化反硝化反应塔顶部一侧通过第一排水管与所述沉淀池顶部一侧连接，所述第一排水管中部设有增压泵，沉淀池内部设有三个相互平行且倾斜设置的沉淀分流板，自上而下依次为可伸缩的第一沉淀分流板、第二沉淀分流板和第三沉淀分流板，所述第一沉淀分流板上方与第一排水管的底端对应，所述第三沉淀分流板位于沉淀池底部，沉淀池底部一侧通过三个等间距排列的第一回流管与短程硝化反硝化反应塔底部连接；

5、三个所述第一回流管中，位于最下方的一个第一回流管入口端对应在所述第二沉淀分流板和所述第三沉淀分流板之间，位于中间的一个第一回流管位于入口端对应在所述第二沉淀分流板和所述第一沉淀分流板之间，位于最上方的一个第一回流管入口端对应在所述第一沉淀分流板上方；

6、所述细胞固定化厌氧氨氧化反应器顶部一侧通过第二回流管与细胞固定化厌氧氨氧化反应器底部连通。

7、进一步地，所述沉淀池顶部一侧通过第一导流管与所述中间水箱连接，所述中间水箱底部一侧通过第二导流管与所述细胞固定化厌氧氨氧化反应器底部连接，细胞固定化厌氧氨氧化反应器顶部一侧通过第三导流管与所述出水水箱连接，所述短程硝化反硝化反应塔中部设有搅拌杆，所述搅拌杆通过位于短程硝化反硝化反应塔顶部的搅拌电机驱动转动，短程硝化反硝化反应塔中部一侧设有曝气装置，短程硝化反硝化反应塔上部设有监测装置。

8、说明：通过搅拌杆的设置促进硝化反硝化的进行，通过监测装置能够实时监测短程硝化反硝化反应塔内ph、溶解氧等参数。

9、更进一步地，所述进水管、第一回流管、第二回流管、第一导流管、第二导流管、第三导流管上均设有导流泵。

10、说明：通过导流泵实现废水的转运。

11、进一步地，所述第一沉淀分流板包括相互滑动套接的外滑板和内滑板，所述外滑板底部与所述沉淀池侧壁固定连接，所述内滑板上端中部设有牵引绳，所述牵引绳绕过沉淀池内壁上设有的固定轴后，与位于外滑板底部的限位块固定连接。

12、说明：通过牵引绳和限位块的设置能够辅助内滑板进行限位。

13、更进一步地，所述沉淀池外壁上设有驱动电机，所述驱动电机的输出端设有伸缩杆，所述伸缩杆末端贯穿沉淀池后设有刮泥板，所述刮泥板为倒t型设置，刮泥板底部运行轨迹与所述第二沉淀分流板上表面平齐，所述固定轴位于刮泥板初始位置上方，刮泥板顶部在滑动时与所述限位块对接。

14、说明：通过将刮泥板与限位块进行联动设置，能够在进行刮泥排泥的同时将内滑板伸出，从而便于进行预处理，同时进行补充污泥，提高了装置的总体运行效率。

15、更进一步地，所述限位块与所述外滑板底部设有的滑槽滑动连接，限位块顶部两侧各设有一个滑块，所述滑块与所述滑槽顶部设有的限位槽滑动连接。

16、说明：通过滑块和限位槽的设置保持限位块在滑动时的稳定性。

17、进一步地，所述位于最下方的一个所述第一回流管入口端设有吸泥管组，所述吸泥管组包括一个主管和若干个分支管，各个所述分支管对称设置在所述主管两侧，主管和分支管底部均设有开孔。

18、说明：通过吸泥管组的设置能够在进行连续处理时进行回流废水和污泥。

19、本发明还提供了上述一种短程硝化反硝化反应器的运行方法，包括以下步骤：

20、s1、污泥接种：向短程硝化反硝化反应塔内部接种来自污水厂的好氧污泥，使得短程硝化反硝化反应塔内好养污泥浓度维持在3000～6000mg/l；

21、s2、硝化反硝化处理：

22、s2-1、预处理：将进水水箱中含氨氮废水通过进水管泵入短程硝化反硝化反应塔底部，含氨氮废水上升过程中进行硝化反硝化反应，当上升至短程硝化反硝化反应塔顶部时通过第一排水管排入沉淀池，此时第一沉淀分流板伸长，使含氨氮废水通过位于最上方的一个第一回流管回流至短程硝化反硝化反应塔内，直至短程硝化反硝化反应塔内亚硝酸盐积累率＞95％；

23、s2-2、连续处理：收缩第一沉淀分流板，使预处理后的含氨氮废水进入沉淀池后经过第一沉淀分流板、第二沉淀分流板和第三沉淀分流板依次沉淀，沉淀后的废水通过第一导流管泵入中间水箱，再通过第二导流管泵入细胞固定化厌氧氨氧化反应器中，同时位于最下方和最上方的第一回流管回流一部分废水；

24、s2-3、后处理：当含氨氮废水处理完毕后进行下一次处理前，通过刮泥板刮除第二沉淀分流板上表面的污泥沉淀并通过位于中间的一个第一回流管回注到短程硝化反硝化反应塔内，同时刮泥板将第一沉淀分流板伸长，使预处理时的含氨氮废水通过增压泵对第一沉淀分流板表面的污泥沉淀冲刷携带，并通过位于最上方的一个第一回流管回注到短程硝化反硝化反应塔内；

25、s3、细胞固定化厌氧氨氧化处理：将厌氧氨氧化颗粒污泥分散成絮状生物质固定在细胞固定化厌氧氨氧化反应器内部，将s2-2中连续处理后的废水泵入细胞固定化厌氧氨氧化反应器中，控制细胞固定化厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥浓度为6000～20000mg/l，水力停留时间为6～24h，通过第二回流管控制部分废水回流，确保细胞固定化厌氧氨氧化反应器内上升流速在3～5m/h。

26、更进一步地，所述s2-2中位于最上方的第一回流管回流量为总废水流量的5～8％，位于最下方的第一回流管回流量为总废水流量的10～15％。

27、说明：通过优化调整回流量占总废水流量的比例，从而实现反应器的连续运行，以及自动补充污泥。

28、本发明还提供了一种短程硝化反硝化反应器的应用，将所述短程硝化反硝化反应器应用于猪场沼液的脱氮处理中。

29、本发明的有益效果是：

30、(1)本发明的一种短程硝化反硝化反应器将短程硝化反硝化和细胞固定化厌氧氨氧化技术相结合，应用于高氨氮废水的处理中，相较于传统硝化反硝化法处理，供氧量节省40～60％，cod需求量减少100％，通过对沉淀池中污泥的回收再利用，使污泥产量减少60～90％，相较于一般短程硝化反硝化-厌氧氨氧化技术，no2--n/nh4+-n比值控制稳定方便。

31、(2)本发明的一种短程硝化反硝化反应器通过对沉淀池进行改造，使其能够分层沉淀，同时能够快速进行污水回流，且各个层之间有一定的相互关联作用，针对回流高度，合理选用对应的回流污水或污泥，提高污泥回用率，使用方便，有利于推广使用。

32、(3)本发明的一种短程硝化反硝化反应器的运行方法对于废水回用量以及污泥沉淀的回用处理方式进行了具体限定，使其能够以本发明的装置为基础，最大化实现其功能，从而提高了对含氨氮废水的整体处理效率。