本實用新型屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種厭氧氨氧化生物膜反應系統(tǒng)，尤其是一種能夠在短時間內(nèi)完成厭氧氨氧化菌附著和生長過程的反應系統(tǒng)。

背景技術：

目前，化肥制造、焦化、食品加工等過程中產(chǎn)生大量高氨氮廢水，利用常規(guī)A₂O或SBR等常規(guī)工藝很難將其去除，并且在這一過程中需額外投加碳源，增加了運行成本和難度。厭氧氨氧化是一種新型的脫氮工藝，其基本原理是在厭氧條件下，以NO₂^--N作為電子受體，將NH₄⁺-N直接氧化成N₂的生物化學反應，越來越受到研究人員的關注。但是由于厭氧氨氧化菌存在世代時間長(不小于11d)、增殖速率慢等缺陷，限制了其進一步的推廣應用。針對這一問題，研究人員多采用生物膜反應器，如塔式生物濾池，讓厭氧氨氧化菌在載體上附著、生長，以提高其增殖速率。但是，現(xiàn)行的厭氧氨氧化生物膜反應器多是直接使用的傳統(tǒng)的生物膜反應裝置，很少考慮厭氧氨氧化菌獨特的生理特性和生長特點，導致其生長速率緩慢，掛膜過程時間長，生物膜易脫落。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提出了一種厭氧氨氧化生物膜反應系統(tǒng)，采用本實用新型不僅能在前期完成生物膜的迅速生長，完成掛膜過程，并且能在運行過程中抵抗外界不良環(huán)境的影響，提高反應裝置的抗沖擊能力。

本實用新型采用以下技術方案：一種厭氧氨氧化生物膜反應系統(tǒng)，包括反應器，反應器外部設有夾套，該系統(tǒng)還包括恒溫水箱、氮氣存儲裝置和循環(huán)水箱；反應器內(nèi)設有火山巖顆粒填料層；恒溫水箱分別通過管路與夾套的循環(huán)水進口和循環(huán)水出口連通；氮氣存儲裝置通過管路與反應器下部的曝氣裝置連通；循環(huán)水箱通分別通過管路與反應器上部的霧化器和反應器底部的出水口I連通。

循環(huán)水箱通過管路與進水桶相連且管路上設有蠕動泵。

循環(huán)水箱上設有出水口II，出水口II與出水池連通。

循環(huán)水箱上設有在線檢測系統(tǒng)I；出水池上設有在線檢測系統(tǒng)II。

反應器底部的出水口I與循環(huán)水箱連通的管路上依次設有液位控制器和沉淀池。

恒溫水箱與夾套的循環(huán)水進口之間的管路上設有離心泵。

循環(huán)水箱與反應器上部的霧化器之間的管路上設有增壓泵。

氮氣存儲裝置與反應器下部的曝氣裝置之間的管路上設有質(zhì)量流量控制器。

反應器上部設有氣體出口，氣體出口處設有水封。

反應器內(nèi)部火山巖顆粒填料層下方設有承托層；反應器外部設有鋁箔或者黑布。

反應器為塔式生物濾池形式，材質(zhì)為有機玻璃或不銹鋼。反應器內(nèi)，采用表面粗糙、比表面積大、機械強度高的火山巖顆粒填料作為厭氧氨氧化生物膜載體，填料填充比控制在65％左右。

在反應器外部設置夾套，通過恒溫水箱將反應器溫度控制在37-40℃，pH值通過投加Na₂CO₃、KHCO₃或HCl控制在7.5-8.5之間，Na₂CO₃、KHCO₃或HCl一般投加在循環(huán)水箱內(nèi)。反應器材質(zhì)為有機玻璃時，反應器外需包裹鋁箔或黑布以達到避光的目的。在反應器上部氣體出口處設有水封，避免外界O₂進入。在反應器底部的出水口I與循環(huán)水箱連通的管路上設有液位控制器，可控制反應器內(nèi)液位高度，進而實現(xiàn)水封，以保證反應器完全密封，避免外界O₂進入。

進水由蠕動泵從進水桶泵入循環(huán)水箱內(nèi)，循環(huán)水箱內(nèi)的水由增壓泵從反應器頂部進入，經(jīng)過霧化器霧化后自上而下噴淋，反應后從反應器底部的出水口I自流進入沉淀池，將脫落的生物膜沉降后，出水自流進入循環(huán)水箱。循環(huán)水箱一方面設置回流管線，將水回流至霧化器以保證噴淋水量；一方面通過溢流控制循環(huán)水箱內(nèi)液位，出水經(jīng)出水口II流出進入出水池，循環(huán)水箱內(nèi)液位保持恒定。進水中配制一定濃度的底物(NH₄⁺-N與NO₂^--N)與微量元素、pH緩沖基液等(具體配方在多篇文獻中均有體現(xiàn))，根據(jù)厭氧氨氧化菌的生長和總氮去除情況，調(diào)節(jié)進水氮負荷。在運行過程中，為防止O₂抑制厭氧氨氧化菌生長，在反應器內(nèi)通入N₂，N₂流量由質(zhì)量流量控制器控制，N₂從反應器底部曝氣裝置通入，反應后從反應器頂部出氣口排出。本實用新型中，接種的厭氧氨氧化菌附著在火山巖上，吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)，在水力的沖刷下，不存在懸浮微生物與載體上的厭氧氨氧化菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)，因此厭氧氨氧化菌生長速率快。

為了實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，循環(huán)水箱上設有在線檢測系統(tǒng)I；出水池上設有在線檢測系統(tǒng)II。線檢測系統(tǒng)I對溶解氧(DO)、溫度、pH在線檢測，以保證厭氧氨氧化菌良好的生存環(huán)境。線檢測系統(tǒng)II對NH₄⁺-N、NO₂^--N與NO₃^--N在線檢測，以了解厭氧氨氧化菌脫氮情況，及時調(diào)整進水氮負荷。

本實用新型的有益效果是，可以通過在線檢測裝置、曝氣裝置、恒溫水箱控制反應器的各項參數(shù)控制在最適宜厭氧氨氧化菌生長的環(huán)境；使用火山巖顆粒填料為載體，使厭氧氨氧化菌快速在填料上附著、生長，達到快速掛膜的目的；進水經(jīng)過霧化器霧化后自上而下噴淋，在水力的沖刷下，避免了懸浮微生物與載體上的厭氧氨氧化菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)，保證了厭氧氨氧化菌快速生長。

附圖說明

圖1是本實用新型的反應機理圖。

圖2是本實用新型結構示意圖(省略鋁箔或者黑布)。

圖1中：1、厭氧氨氧化生物膜，2、火山巖顆粒，3、反應基質(zhì)；

圖2中：4、水封，5、離心泵，6、恒溫水箱，7、氣體出口，8、火山巖顆粒填料層，9、霧化器，10、反應器，11、曝氣裝置，12、承托層，13、液位控制器，14、質(zhì)量流量控制器，15、增壓泵，16、氮氣存儲裝置，17、沉淀池，18、蠕動泵，19、進水桶，20、循環(huán)水箱，21、出水口II，22、出水池，23、在線檢測系統(tǒng)I，24、在線檢測系統(tǒng)II，25、夾套，26、循環(huán)水進口，27、循環(huán)水出口，28、出水口I。

具體實施方式

一種厭氧氨氧化生物膜反應系統(tǒng)，包括反應器10，反應器10外部設有夾套25，該系統(tǒng)還包括恒溫水箱6、氮氣存儲裝置16和循環(huán)水箱20；反應器10內(nèi)設有火山巖顆粒填料層8；恒溫水箱6分別通過管路與夾套25的循環(huán)水進口26和循環(huán)水出口27連通；氮氣存儲裝置16通過管路與反應器10下部的曝氣裝置11連通；循環(huán)水箱20通分別通過管路與反應器10上部的霧化器9和反應器10底部的出水口I28連通。

循環(huán)水箱20通過管路與進水桶19相連且管路上設有蠕動泵18。

循環(huán)水箱20上設有出水口II21，出水口II21與出水池22連通。

循環(huán)水箱20上設有在線檢測系統(tǒng)I23；出水池22上設有在線檢測系統(tǒng)II24。

反應器10底部的出水口I28與循環(huán)水箱20連通的管路上依次設有液位控制器13和沉淀池17。

恒溫水箱6與夾套25的循環(huán)水進口26之間的管路上設有離心泵5。

循環(huán)水箱20與反應器10上部的霧化器9之間的管路上設有增壓泵15。

氮氣存儲裝置16與反應器10下部的曝氣裝置11之間的管路上設有質(zhì)量流量控制器14。

反應器10上部設有氣體出口7，氣體出口7處設有水封4。

反應器10內(nèi)部火山巖顆粒填料層8下方設有承托層12；反應器10外部設有鋁箔或者黑布。

所述的霧化器為現(xiàn)有技術中常用的霧化器，所述的承托層為現(xiàn)有技術常用的承托層，一般為濾網(wǎng)結構。