1.本发明涉及污水处理设备领域，特别是涉及一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统。


背景技术：

2.废水当中的氮，一般由：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等型式存在。如果废水中的氮含量过高，排放到自然水体当中后，会强烈诱发水体的富营养化现象，使蓝藻大量滋生繁殖，造成水质的严重恶化。因此废水当中的氮的去除是废水处理的重要环节。
3.当前，在废水处理过程中，尤其针对垃圾渗滤液、餐厨沼液等高cod、高氨氮的特点的废水，最经济的、应用最为广泛的是生物脱氮工艺，其中最典型的传统污水生物脱氮工艺为“缺氧－好氧”(a/o)工艺系统，其生化反应原理如下：
4.硝化：2nh3+4o2
→
no3—+2h++2h2o
5.反硝化：no3—+cod+2h+
→
n2
↑
6.综合：2nh3+4o2+cod
→
n2
↑
7.但是，上述传统的硝化/反硝化过程，需要消耗大量的氧气，需要投加额外的碳源，还会产生大量的剩余污泥，大大增加了污水处理的综合成本。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统，以解决上述现有技术存在的问题，使得废水厌氧氨氧化处理的同时实现动态循环脱氮，提高污水的处理效率，降低污水处理成本。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
10.本发明提供一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统，包括脱氮反应系统和分离系统；
11.脱氮反应系统，包括反应器、循环导流筒、曝气器、进水管和反应出水管；循环导流筒，循环导流筒设置在反应器中部，循环导流筒的底部与反应器底部中间设置有水循环的空间；
12.曝气器，曝气器设置在反应器的底部，曝气器包括中心曝气器，中心曝气器设置在循环导流筒的下方；
13.进水管，进水管设置在反应器的侧壁，进水管与反应器内部连通；
14.反应出水管，反应出水管设置在反应器的侧壁上部，反应出水管与反应器内部连通；
15.分离系统，分离系统用于对反应出水管排出废水混合液的气液固三相分离。
16.优选的，分离系统包括分离器、嵌套导流筒、梳理机、出水堰、分离入水管和排泥管；
17.嵌套导流筒，嵌套导流筒设置在分离器中部，嵌套导流筒包括外筒和内筒，内筒内
嵌在外筒中且底部突出外筒，内筒底部与分离器底部相抵，外筒底部侧壁还设置有循环出口；
18.梳理机，梳理机水平设置在嵌套导流筒上部，部分梳理机设置在嵌套导流筒内；
19.出水堰，出水堰设置在分离器上部的内壁上，用于排出泥水分离的清液；
20.分离入水管，分离入水管穿过分离器与内筒底部连通，分离入水管的入口与反应出水管的出口通过管路连通；
21.排泥管，排泥管设置在分离器的底部，用于排出分离沉淀到底部的污泥；
22.优选的，反应器底部两侧设置有回流污泥管，回流污泥管通过污泥回流泵与排泥管连通；
23.优选的，曝气器还包括周边曝气机，周边曝气器设置在反应器底部且位于循环导流筒的两侧；
24.循环导流筒内还设置有提升装置，提升装置通过电机带动折桨式搅拌器用于提升循环导流筒内的液体上升；
25.优选的，循环导流筒内设置有溶解氧传感器、ph传感器和温度传感器；
26.循环导流筒和反应器之间设置有溶解氧传感器、氧化还原电位传感器、ph传感器和温度传感器；
27.优选的，反应器外部还设置有换热器，换热器通过循环泵与反应器内连通；
28.反应器的进水管上还设置有加药管，加药管通过循环泵与加药装置连通，加药装置内放置有碱性液体；
29.优选的，梳理机包括动力装置、支架、梳理栅条和折角刮板；
30.动力装置包括驱动电机和减速器，减速器输出主轴连接有支架；
31.支架，支架为两个互相垂直设置的十字支架；
32.梳理栅条，梳理栅条竖直向下阵列设置在支架上，梳理栅条设置有两组，一组梳理栅条设置在嵌套导流筒内，一组梳理栅条设置在分离器和嵌套导流筒之间；
33.折角刮板，折角刮板设置在嵌套导流筒内的梳理栅条上，折角刮板与梳理栅条交叉呈锐角分布，折角刮板设置在反应器内水位线和浮渣层之间；
34.优选的，出水堰包括出水堰槽、挡渣板、遮蔽板和三角导向板；
35.出水堰槽，出水堰槽设置在分离器外壳内侧，出水堰槽为环形出水堰槽，出水堰槽顶部与水位线持平，出水堰槽下部为折向分离器外壳的斜槽；
36.挡渣板，挡渣板设置在出水堰槽的内侧，挡渣板高出水位线，挡渣板与出水堰槽的上部平行设置；
37.遮蔽板，遮蔽板与挡渣板的下部连接，遮蔽板的另一端与出水堰槽下部的斜槽互相平行，遮蔽板和挡渣板与出水堰槽中间为分离液流道；
38.三角导向板，三角导向板设置在分离器外壳上且与上部的出水堰槽连接，三角导向板沿分离器外壳内侧突出，三角导向板突出分离器外壳的高度与出水堰槽的宽度相同；
39.优选的，循环导流筒的内径小于反应器的半径，循环导流筒的顶部高于反应器的水位线；
40.优选的，嵌套导流筒的内径小于分离器的半径，内筒的内径为外筒内径的三分之一，外筒的长度大于内筒一半的长度。
41.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
42.本发明的动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统对垃圾渗滤液、餐厨沼液等高cod、高氨氮的特点，在反应器内采用大循环流量建立稳定的生化反应环境；采用限制曝气、分区曝气来控制反应器内的溶解氧水平；用循环加热/冷却的换热器控制反应器内混合液温度；污泥回流采用多点回流方式不留死角等措施，为厌氧氨氧化反应创造适宜的条件。
43.本发明的动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的分离系统采用两次脱气区，使夹带微气泡的上浮污泥充分脱气并沉淀、回流至反应器，采用表面梳理设备梳理机对夹气上浮的污泥进行不间断的梳理和扰动，促进污泥与内部微气泡分离；分离器的出水堰设置了遮蔽和导流构件，使上浮污泥不能进入出水堰，而是集中至二次脱气区域的梳理机进行脱气，使污泥能够全部留在分离器内进行沉淀并回流至反应器，实现动态循环脱氮，提高污水的处理效率，降低污水处理成本。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的整体结构示意图；
46.图2为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的脱氮反应系统示意图；
47.图3为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的分离系统示意图；
48.图4为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的分离器的结构示意图；
49.图5为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的梳理机的结构示意图；
50.图6为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的出水堰的结构示意图；
51.图7为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的梳理机的俯视示意图；
52.图8为本发明动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统的折角刮板局部示意图；
53.其中，1-反应器、2-循环导流筒、3-提升装置、4-中心曝气器、5-周边曝气器、6-回流污泥管、7-换热器、8-分离器、81-分离器外壳、9-嵌套导流筒、91-外筒、92-内筒、93-循环出口、10-梳理机、101-梳理栅条、102-支架、103-动力装置、104-折角刮板、11-出水堰、111-出水堰槽、112-三角导向板、113-挡渣板、114-遮蔽板、12-排泥管、13-污泥回流泵、14-加药装置、15-进水管、16-加药管、17-反应出水管、18-分离入水管。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.本发明的目的是提供一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统，以解决现有技术存在的问题，使得废水厌氧氨氧化处理的同时实现动态循环脱氮，提高污水的处理效率，降低污水处理成本。
56.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1-8和具体实施方式对本发明一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统作进一步详细的说明。
57.实施例一
58.如图1-4所示，本实施例提供一种动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统，包括脱氮反应系统和分离系统，本实施例的脱氮反应系统主要用于处理垃圾渗滤液、餐厨沼液等高cod、高氨氮的废水，采用大循环流量建立稳定的生化反应环境；本实施例的分离系统主要用于对脱氮反应系统处理后的废水混合液进行气液固三相分离，而且还能够将沉淀的污泥均匀回流到脱氮反应系统，一方面补充反应污泥，另一方面冲刷脱氮反应系底部的死角，避免污泥在此处的淤积、板结，使得废水厌氧氨氧化处理的同时实现动态循环脱氮，提高污水的处理效率，降低氧气的和碳源的补充。
59.具体的，如图2所示，本实施例的脱氮反应系统包括反应器1、循环导流筒2、曝气器、进水管15和反应出水管17，循环导流筒2设置在反应器1中部，循环导流筒2的内径约为反应器1内径的三分之一，循环导流筒2的顶部高于反应器1的水位线，循环导流筒2的底部与反应器1底部中间设置有水循环的空间，这样循环导流筒2内外三等分，有利于废水在反应器1内的循环处理；在反应器1的底部设置有曝气器，曝气器包括中心曝气器4和周边曝气器5，中心曝气器4设置在循环导流筒2的正下方，周边曝气器5位于循环导流筒2的两侧，中心曝气器4主要用于对循环导流筒2内的废水进行曝气补充氧气，周边曝气器5是为了防止循环导流筒2内废水含氧量过低而进行补充曝气，一般情况下，周边曝气器5是关闭的，当循环导流筒2内的主曝气区溶解氧不足时，可适当开启循环导流筒2外的周边曝气器5，作为溶解氧的补充。
60.因为，厌氧氨氧化(anammox)是指在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化细菌以no2—为电子受体，将nh4直接氧化为n2的过程，反应产物n2中的氮原子一个来自no2+，而另一个则来自nh4+。
61.起反应原理的方程式为：
62.部分硝化：2nh3+3o2
→
no2—+2h++2h2o
63.厌氧氨氧化：no2—+nh3+h+
→
n2
↑
+2h2o
64.综合：2nh3+1.5o2
→
n2
↑
+3h2o
65.废水进入反应器1后首先进入到循环导流筒2内，由于循环导流筒2内设置有提升装置3，提升装置3通过电机带动折桨式搅拌器用于提升循环导流筒2内的液体上升，这样反应初期在提升装置3和中心曝气器4的配合下，让废水与污泥混合后先进入循环导流筒2内进行部分硝化反应，部分硝化反应结束后，废水进入循环导流筒2外的空间，由于周边曝气器5一般处于常闭状态，循环导流筒2外的空间区域基本处于缺氧或厌氧状态，此时厌氧氨氧化菌使废水中未被亚硝化的氨氮和部分硝化后的亚硝态氮结合，生产氮气，从而完成厌氧氨氧化过程。
66.影响厌氧氨氧化系统发挥效能的主要因素：
67.厌氧氨氧化菌(anaob,anammox)是属于浮霉菌门类的自养厌氧菌，属于化能自养性生物，通常以亚硝酸根为电子受体，氧化氨根离子为氮气。生物种群的多样性是制约厌氧氨氧化技术可行性的关键因素，即厌氧氨氧化细菌(anaob)、氨氧化细菌(aob)、亚硝酸盐氧化细菌(nob)、反硝化细菌(dnb)之间的协同竞争关系是实现厌氧氨氧化应用的关键性因
素。
68.在厌氧氨氧化过程中，需先通过曝气将nh4+转化为no2—状态，为anaob提供足够电子受体。
69.其主要环境因素为碳氮比(c/n)、污泥龄、温度和溶解氧(do)，其中do是亚硝化段的重要影响因子，其中aob对氧的半饱和系数高于nob，nob在较低的do条件下对竞争氧的能力较弱，控制do的浓度以及调节曝气模式是实现短程硝化的控制手段之一，间歇曝气以及do限制策略是易于实现污水主流anammox的调控策略之一。因此，循环导流筒2底部的中心曝气器4进行局部曝气增加do，限制反应器1与循环导流筒2之间区域的do，进而通过do的控制调控厌氧氨氧化过程。
70.关于厌氧氨氧化环境因素碳氮比(c/n)、污泥龄、温度具体如下：
71.碳氮比(c/n)：
72.cod过高会抑制anaob的生长，目前认为厌氧氨氧化体系中c/n不宜大于4。否则anaob活性减弱，dnb更具有竞争性。低氨氮负荷下nob生长速度高于aob，厌氧氨氧化更适合处理高氨氮废水。
73.污泥龄：
74.在亚硝化过程中，当温度控制在20～35℃，aob的生长速率高于nob，可通过控制系统srt大于aob的世代时间而小于nob的世代时间，使nob排出系统而aob保持较高的浓度，从而实现no2—的稳定积累。采用较短的srt是实现污水主流anammox技术的思路之一。
75.温度：
76.较高的温度不仅可以提高aob的活性、促进aob的生长速率，还可以进一步扩大aob与nob之间的活性、生长速率的差异。温度升高会抑制nob生长，使aob活性增强，实现no2-积累。
77.由于厌氧氨氧化受到碳氮比、温度和溶解氧的影响，因此，在反应器1内设置有多个传感器，其中，在循环导流筒2内设置有溶解氧传感器、ph传感器和温度传感器，循环导流筒2和反应器1之间设置有溶解氧传感器、氧化还原电位传感器、ph传感器和温度传感器，通过上述传感器，对反应器1和循环导流筒2的液体进行监控，保证厌氧氨氧化的系统的反应条件。
78.为了保证厌氧氨氧化的系统的反应条件，反应器1外部还设置有换热器7，换热器7通过循环泵与反应器1内连通，换热器7通过冷媒或热媒对反应器1内的混合液进行温度的调节，夏季采用冷却水对混合液循环进行降温，冬季则用热水或热蒸汽进行循环加温，确保混合液的温度控制在30℃左右，为厌氧氨氧化提供适宜的温度环境；除此之外，在反应器1的进水管15上还设置加药管16，进水管15设置在反应器1的侧壁，进水管15与反应器1内部连通，加药管16通过循环泵与加药装置14连通，加药装置14内放置有碱性液体，用于补充碱度，防止进水ph偏低时破坏反应器1内的环境。
79.如图2所示，反应出水管17设置在反应器1的侧壁上部，反应出水管17与反应器1内部连通，具体的反应出水管17设置在反应器1内的水位线附近，废水混合液在反应器1内反应完成厌氧氨氧化后，处理过的废水混合液经过反应器1出水管排出，进行气液固三相分离，最终将分离出的清液排出，完成厌氧氨氧化的脱氮反应的整体过程。
80.如图3和4所示，本实施例的分离系统包括分离器8、嵌套导流筒9、梳理机10、出水
堰11、分离入水管18和排泥管12，其中，嵌套导流筒9设置在分离器8中部，嵌套导流筒9包括外筒91和内筒92，内筒92内嵌在外筒91中且底部突出外筒91，内筒92底部与分离器8底部相抵，外筒91底部侧壁还设置有循环出口93，具体的，嵌套导流筒9的内径为分离器8的内径的三分之一，内筒92的内径为外筒91内径的三分之一，外筒91的长度为内筒92长度的三分之二，这样等分设计可以让混合液在分离循环过程中内循环中流速逐级递减，便于后续的泥水低速沉淀分离；嵌套导流筒9的内外嵌套循环设置是为了向上流动脱气，实现内外循环，进而完成气固分离。
81.脱氮反应系统中反应器1的水位是高于分离系统中分离器8的水位，这样反应器1处理后的混合液通过设置在上部的反应出水管17流出具有一定的动力，分离器8下部的分离入水管18穿过分离器8与内筒92底部连通，分离入水管18的入口与反应出水管17的出口通过管路连通，由于高低水位差的原因，反应器1的混合液通过反应出水管17和分离入水管18进入内筒92底部，然后混合液沿内筒92向上流动，达到顶部后沿四周流入外筒91的环形区域向下流动，在外筒91底部的循环出口93水平流入分离器8内，进行固液分离。
82.由于混合液的厌氧氨氧化反应还有少部分在继续进行，生化反应中生成的氮气会有一些微小气泡被夹带在污泥絮体当中，混合液在上升过程中会逐步主动脱除；而一小部分的污泥会因毛细作用夹带少量微小气泡在污泥絮体内，使污泥不能自然沉降而漂浮在嵌套导流筒9内液位表面；如图4-5所示，本实施例在嵌套导流筒9上部水平设置有梳理机10，部分梳理机10设置在嵌套导流筒9内，具体的梳理机10包括动力装置103、支架102、梳理栅条101和折角刮板104，动力装置103包括驱动电机和减速器，减速器输出主轴连接有支架102，如图7所示，支架102为两个互相垂直设置的十字支架102，如图5和7所示，梳理栅条101竖直向下阵列设置在支架102上，梳理栅条101设置有两组，一组梳理栅条101设置在嵌套导流筒9内，一组梳理栅条101设置在分离器8和嵌套导流筒9之间，两组栅条之间是嵌套导流筒9的外筒91，这样梳理机10能够的梳理栅条101能够在嵌套导流筒9和分离器8内液位表面上下转动进行梳理，具体的，在电机的驱动下，四组梳理栅条101在分离器8液面上反复不断地做同步的水平面圆周转动，扰动液面的上浮污泥或浮渣促使其脱除絮体内部夹杂的气泡，驱赶污泥在嵌套导流筒9的内外筒间隙内向下运动，进而将微小气泡逐渐剥离，从而完成一次脱气。
83.如图5和8所示，在嵌套导流筒9和梳理机10配合下完成一次脱气，为了更好的将脱气后的的混合液从内筒92流出后沿内外筒之间的间隙向下运动，本实施例在嵌套导流筒9内的梳理栅条101上设置折角刮板104，折角刮板104与梳理栅条101交叉呈45
°
分布，折角刮板104设置在反应器1内水位线和浮渣层之间，这样部分表面的污泥会被梳理机10上的折角刮板104强制驱赶进入内外筒的间隙一同向下运动，随混合液进入沉淀分离区域。
84.进入沉淀分离区域后，混合液通过外筒91的循环出口93流出进入分离器8内，污泥沉淀区域的面积经过试验统计和计算，本实施例控制在0.2～0.35m/hr，污泥的沉降速度一般在0.5～0.9m/hr，使得水流的上升流速小于污泥的沉降速度，因此分散的污泥絮体逐步形成大的絮团，依靠重力作用自然沉降到分离器8的底部实现泥水分离，而且重力沉淀分离区的表面也有梳理栅条101，扰动可能存在的浮渣脱除絮体内夹杂的小气泡，形成可沉淀的污泥絮体。
85.本实施例在分离器8的底部设置有排泥管12，用于排出分离沉淀到底部的污泥，在
反应器1底部两侧还设置有回流污泥管6，回流污泥管6通过污泥回流泵13与排泥管12连通，这样沉淀的污泥经过排泥管12的收集后，由污泥回流泵13送回流的污泥均匀分布到反应器1内继续进行生化反应，同时还可以冲刷反应器1底部的死角，避免污泥在此处的淤积和板结，在沉淀后实现了泥水分离的清液则通过出水堰11排出分离器8，完成厌氧氨氧化的脱氮反应过程。
86.如图6所示，本实施例的出水堰11设置在分离器8上部的内壁上，用于排出最终分离的清液，还能够防止夹带微小气泡的污泥进入出水堰11，由于在沉淀分离区，仍然会有少量的污泥未能分离内部的微小气泡，会随水流向上运动，为了防止设备出现物理干涉，在出水堰11与梳理机10之间存在间隙，少量内部有微小气泡的污泥可以通过梳理机10与出水堰11直接的间隙流入出水堰11，导致固液分离不彻底，因此在出水堰11需要设置其他结构进行阻挡，本实施例的出水堰11包括出水堰槽111、遮蔽板114、挡渣板113和三角导向板112，其中出水堰槽111设置在分离器外壳81内侧，出水堰槽111为环形出水堰槽111，出水堰槽111顶部与水位线持平，出水堰槽111下部为折向分离器外壳81的斜槽，清液流入出水堰槽111后倾斜流出出水堰11；在出水堰槽111的内侧设置有挡渣板113，挡渣板113与出水堰槽111的上部平行设置，且挡渣板113高于出水堰槽111和水位线，挡渣板113的下部连接有遮蔽板114，遮蔽板114的另一端与出水堰槽111下部的斜槽互相平行设置，，这样在挡渣板113和遮蔽板114与出水堰槽111之间形成一个分离液流道，用于实际清液的排出，遮蔽板114与出水堰槽111均为折向分离器外壳81一侧，这样就可以阻挡从底部上升的包含微小气泡污泥，由于挡渣板113高出水位线，梳理机10一侧的水位线上包含微小气泡污泥的液体通过挡渣板113的阻挡是无法进入出水堰槽111的，正常上升的包含微小气泡的污泥会被挡渣板113挡住转向梳理机10方向进行气泡梳理，但是沿分离器8内壁上升的包含微小气泡的污泥无法被挡渣板113和遮蔽板114阻挡，所以本实施例在在分离器外壳81上设置有三角导向板112，三角导向板112沿分离器外壳81内侧突出且与上部的出水堰槽111连接，三角导向板112突出分离器外壳81的高度与出水堰槽111的宽度相同，这样反应器1内壁一侧的包含微小气泡的污泥再上升过程中就会被三角导向板112的作用引导到遮蔽板114上，进而被引导到梳理机10的下部进行气泡的梳理，在梳理机10的梳理栅条101的不断梳理作用下逐渐剥离微小气泡，污泥重新沉淀至分离器8底部，被收集后送回反应器1，不断循环进行厌氧氨氧化的生化脱氮反应。
87.本发明的动态循环厌氧氨氧化生物脱氮系统对垃圾渗滤液、餐厨沼液等高cod、高氨氮的特点，在反应器内采用大循环流量建立稳定的生化反应环境；采用限制曝气、分区曝气来控制反应器内的溶解氧水平；用循环加热/冷却的换热器控制反应器内混合液温度；污泥回流采用多点回流方式不留死角等措施，为厌氧氨氧化反应创造适宜的条件。分离器采用两次脱气区，使夹带微气泡的上浮污泥充分脱气并沉淀、回流至反应器，采用表面梳理设备梳理机对夹气上浮的污泥进行不间断的梳理和扰动，促进污泥与内部微气泡分离；分离器的出水堰设置了遮蔽和导流构件，使上浮污泥不能进入出水堰，而是集中至二次脱气区域的梳理机进行脱气，使污泥能够全部留在分离器内进行沉淀并回流至反应器，实现动态循环脱氮，提高污水的处理效率，降低污水处理成本。
88.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依
据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。