一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备及其反应方法与流程

本技术涉及废水处理领域，尤其是涉及一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备及其反应方法。

背景技术：

1、高氨氮废水的处理是工业废水处理领域中的重点研究方向之一。厌氧氨氧化(anammox)工艺是一种有效的生物脱氮技术，能够在缺氧条件下将氨氧化成氮气。在此基础上发展出的短程硝化-厌氧氨氧化(pn/a)工艺，实现了在不加碳源的条件下的自养脱氮，同时节省曝气能耗，是具有前景的高效生物脱氮工艺。

2、目前，短程硝化-厌氧氨氧化工艺主要分为两段式和一段式。两段式工艺需要两个不同运行条件的反应器，分别进行短程硝化和厌氧氨氧化，存在设备复杂、运行成本高等问题。而一段式工艺虽然在一个反应器中同时进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，但由于aob和anaob生长速度的差异以及生化反应产生的氮气对污泥的影响，导致系统稳定性差、亚硝氮积累等问题。

3、因此，需要提供一种改进的一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备及其反应方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为了提高了一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备整体的系统稳定性，本技术提供一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备及其反应方法。

2、本技术提供的一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备及其反应方法采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应设备，包括反应器，所述反应器内设置有短程硝化区和厌氧氨氧化区，所述短程硝化区设有供氧装置，所述供氧装置用于在供氧条件下由氨氧化菌将水中一部分氨氮转化为亚硝氮，所述厌氧氨氧化区则用于在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气。

4、通过采用上述技术方案，通过设置分区实现了在同一反应器内连续进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，提高了反应效益和系统稳定性；通过设置供氧装置，便于在供氧条件下由氨氧化菌将水中一部分氨氮转化为亚硝氮，厌氧氨氧化区则用于在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气；实施时，将待处理的高氨氮废水通入反应器的短程硝化区，在供氧条件下进行短程硝化反应，将一部分氨氮转化为亚硝氮。随后，含有亚硝氮的废水进入厌氧氨氧化区，在厌氧条件下进行厌氧氨氧化反应，将氨氮和亚硝氮转化为氮气。通过设置分区并在同一反应器内连续进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，实现了高氨氮废水的连续处理，提高了反应效益和系统稳定性。

5、可选的，所述反应器内部还设置有污泥回流装置，所述污泥回流装置用于将含有厌氧氨氧化菌的污泥从所述反应器底部回流至所述厌氧氨氧化区。

6、通过采用上述技术方案，污泥回流装置，可以及时补充厌氧氨氧化区的厌氧氨氧化菌，保持其生物量稳定，防止因污泥上浮而导致的生物量减少和反应失衡问题。

7、可选的，所述污泥回流装置包括竖直回流机构、水平回流机构和搅拌机构；所述竖直回流机构用于将含有厌氧氨氧化菌的污泥从所述反应器底部流送至所述水平回流机构，所述水平回流机构用于将含有厌氧氨氧化菌的污泥流送至所述搅拌机构，所述搅拌机构用于将含有厌氧氨氧化菌的污泥搅拌均匀并回流至所述厌氧氨氧化区。

8、通过采用上述技术方案，首先通过竖直回流机构将反应器内的污泥流送至水平回流机构，然后通过水平回流机构将污泥回流至搅拌机构，搅拌机构首先将污泥搅拌均匀，然后将污泥回流至厌氧氨氧化区。

9、可选的，所述竖直回流机构包括回流泵和第一回流管道；所述反应器内开设有用于收集污泥的凹槽，所述回流泵设置于所述凹槽内，所述第一回流管道的一端与所述回流泵相互连通，所述第一回流管道的另一端与所述水平回流机构相互连通。

10、通过采用上述技术方案，凹槽对污泥有收集作用，通过回流泵和第一回流管道便于将凹槽内的污泥自动流送至水平回流机构内。

11、可选的，所述水平回流机构包括第二回流管道，所述第二回流管道固定于所述第一回流管道的顶端，所述第一回流管道的顶端与所述第二回流管道相互连通；所述第二回流管道设置有开口端和封闭端，所述第二回流管道的封闭端呈封闭设置，所述第二回流管道的开口端与所述搅拌机构相互连通，所述第二回流管道的开口端用于将污泥回流至所述搅拌机构内。

12、通过采用上述技术方案，由于第一回流管道的顶端与所述第二回流管道相互连通，凹槽内的污泥在回流泵的驱动作用下，经过第一回流管道流送至第二回流管道内；由于第二回流管道设置有开口端和封闭端，第二回流管道的封闭端呈封闭设置，第二回流管道的开口端与搅拌机构相互连通，第二回流管道的开口端用于将污泥回流至搅拌机构内，从而便于搅拌机构将污泥搅拌均匀。

13、可选的，所述第二回流机构还包括第一旋转杆、螺旋输送片、第一电机和安装块；所述安装块固定于所述第二回流管道内部，所述安装块上开设有供污泥流过的流通槽；所述第一旋转杆的一端与所述安装块转动连接，所述第一旋转杆的另一端与所述封闭端转到连接；所述螺旋输送片设置于所述第一旋转杆上，所述螺旋输送片沿所述第一旋转杆的长度方向呈螺旋状延伸；所述第一电机设置于所述封闭端，所述第一电机的输出轴与所述第一旋转杆的端部固定连接，所述第一电机用于驱动所述第一旋转杆旋转。

14、通过采用上述技术方案，安装块和封闭端对第一旋转杆的两端有支撑作用，通过第一电机驱动第一旋转杆旋转，第一旋转杆在旋转时带动螺旋输送片旋转，由于螺旋输送片沿第一旋转杆的长度方向呈螺旋状延伸，因此螺旋输送片在旋转的过程中对第二回流管道内的污泥有推动作用，从而便于实现快速将第二回流管道内的污泥推送至搅拌机构内；同时按照块上的流通槽也便于污泥流过。

15、可选的，所述搅拌机构包括容器、搅拌组件、驱动组件和第三回流管道；所述容器设置于所述反应器内，所述第三回流管道的一端与所述容器相互连通，所述第三回流管道的另一端与所述反应器相互连通；所述第二回流管道的开口端与所述容器固定连接，且所述第二回流管道的开口端与所述容器的内部相互连通；所述搅拌组件包括第二旋转杆，所述第二旋转杆的顶端穿过所述容器的顶端并与所述容器转动连接，所述第二旋转杆的底端穿设于所述容器的底端并与所述容器转动连接；所述第二旋转杆上固定设置有多个搅拌叶片；所述驱动组件设置于所述容器的顶端，所述驱动组件用于驱动所述第二旋转杆旋转。

16、通过采用上述技术方案，当第二回流管道内的污泥流入容器内部后，通过驱动组件驱动第二旋转杆旋转，第二旋转杆在旋转时同时带动多个搅拌叶片旋转，多个搅拌叶片在旋转时对容器内的污泥有搅拌作用，搅拌叶片用于促进反应器内物质的混合与交换，同时搅拌叶片的形状和分布能够减少污泥的沉降，搅拌均匀后的污泥经过第三回流管流送至厌氧氨氧化区。

17、可选的，所述驱动组件包括支座、蜗轮、蜗杆和第二电机；所述蜗轮套设于所述第二旋转杆的顶端，所述蜗轮与所述第二旋转杆固定连接；所述支座固定于所述容器上，所述蜗杆的两端均与所述支座转动连接，所述蜗轮与所述蜗杆相互啮合；所述第二电机固定于所述支座上，所述第二电机的输出轴与所述蜗杆的端部固定连接。

18、通过采用上述技术方案，第二电机驱动蜗杆旋转，蜗杆在旋转时带动蜗轮旋转，蜗轮带动蜗轮旋转，蜗轮带动第二旋转杆旋转，第二旋转杆同时带动多个搅拌叶片旋转，不仅可以实现自动化搅拌，同时由于蜗轮蜗杆结构具有自锁功能，因此当第二电机停止运行时，第二旋杆和多个搅拌叶片不会在其他外力的作用下发生旋转。

19、可选的，所述支座上开设有第一调节槽，所述第一调节槽的长度方向与所述蜗杆的长度方向相互垂直；所述第一调节槽内穿设有螺栓，所述螺栓与所述容器螺纹配合。

20、通过采用上述技术方案，螺栓的螺帽和容器对支座有夹持作用，从而实现将支座固定于容器上，同时也增加了工作人员安装和拆卸支座的便捷性；同时由于第一调节槽的长度方向与蜗杆的长度方向相互垂直，因此便于工作人员朝向靠近或远离蜗轮的方向调节支座的位置，从而便于工作人员朝向靠近或远离蜗轮的方向调节蜗杆的位置，从而便于保证蜗轮与蜗杆相互啮合。

21、第二方面，本技术提供一种一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应方法，包括以下步骤：

22、步骤一：将待处理的高氨氮废水通入上述反应器中；

23、步骤二：在短程硝化区供氧条件下，由氨氧化菌将水中一部分氨氮转化为亚硝氮；

24、步骤三：在厌氧氨氧化区厌氧条件下，由厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气；

25、步骤四：通过污泥回流装置将含有厌氧氨氧化菌的污泥回流至厌氧氨氧化区；

26、步骤五：通过气体分离装置将生化反应产生的氮气与污泥分离。

27、通过采用上述技术方案，实施时，按照上述步骤依次进行操作即可完成一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应过程；该方法具有连续性强、操作简便等优点，能够实现高氨氮废水的连续处理和稳定脱氮。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.通过设置分区实现了在同一反应器内连续进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，提高了反应效益和系统稳定性；通过设置供氧装置，便于在供氧条件下由氨氧化菌将水中一部分氨氮转化为亚硝氮，厌氧氨氧化区则用于在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气；实施时，将待处理的高氨氮废水通入反应器的短程硝化区，在供氧条件下进行短程硝化反应，将一部分氨氮转化为亚硝氮。随后，含有亚硝氮的废水进入厌氧氨氧化区，在厌氧条件下进行厌氧氨氧化反应，将氨氮和亚硝氮转化为氮气。通过设置分区并在同一反应器内连续进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，实现了高氨氮废水的连续处理，提高了反应效益和系统稳定性；

30、2.污泥回流装置，可以及时补充厌氧氨氧化区的厌氧氨氧化菌，保持其生物量稳定，防止因污泥上浮而导致的生物量减少和反应失衡问题；

31、3.首先通过竖直回流机构将反应器内的污泥流送至水平回流机构，然后通过水平回流机构将污泥回流至搅拌机构，搅拌机构首先将污泥搅拌均匀，然后将污泥回流至厌氧氨氧化区。