[發明專利]一種污泥脫水液作碳源對低碳氮比城市污水的處理方法

無效

• 申請號: 200910086824.4
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN101575139A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 汪誠文;楊波;王偉;徐康寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明屬于環境工程水處理技術領域，具體為一種利用污水處理廠熱解剩余污泥脫水液作為碳源應用于碳源相對不足污水處理中提高總氮脫除率的方法。

背景技術

由于受地域、氣候和生活習慣的影響，我國某些城市人均生活用水量較大，而且這些城市降雨較多造成地下水位較高，以及多為合流制的排水體系和不甚合理的化糞池設置等因素，總體上造成這些城市的生活污水具有有機物濃度低、氮磷含量并不低的現象，通常把這種有機物含量低而氮、磷含量相對較高的城市污水稱為低碳高氮磷城市污水，簡稱低碳氮比污水。城市污水處理工藝通常是以普通活性污泥法為基礎，采用AB法、A/O、A²/O法、SBR、氧化溝等多種污水處理工藝。隨著城市周圍水體富營養化程度的加劇，具有脫氮除磷的這些工藝逐步需要強化實施，另外，出臺的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)對氮、磷排放指標要求均相應進行了提高。

目前應用廣泛的污水生物處理廠，對低碳高氮磷城市污水運行過程中存在較多問題，致使出水無法穩定達標。城市低濃度生活污水量普遍較大，有機物濃度較低，碳氮比相對較小，采用這些生物處理工藝處理往往存在處理效率低，容易產生污泥膨脹現象，工藝設備不能完全滿足高效低耗要求。產生這些問題的核心就是污水中碳氮比相對偏低，加劇了污水生物處理的難度，對水環境影響較大的氮磷等污染物質的去除不利，直接影響到總氮的達標排放。

在傳統的城市污水脫氮除磷系統中，碳源主要消耗于缺氧反硝化、厭氧釋磷和異養菌等方面。當進水的COD/TN比值小于5.0時，生物脫氮效果就會受到影響，若比值小于3.0則難以進行生物除磷處理，只有當COD/TN＞6時，方有可能獲得良好的脫氮除磷效果。由此可見，低碳高氮磷城市污水在進行生物脫氮除磷處理時存在的主要問題是碳源不足。有機碳源成為制約我國城市污水處理廠生物脫氮除磷的主要因素。在我國，現行的污水處理工程設計多為在水質水量特性不十分明確的前提下進行，設計水質一般按中等濃度設計，而實際運行水質遠小于設計值，設計值與實際運行值存在明顯差異，主要表現為實際COD/TN比值小于設計值，造成了總氮等指標達標困難等一系列問題。

為提高和穩定生物脫氮除磷效率，當COD/TN＜5時，污水廠一般都是投加外部碳源(如甲醇、乙酸等)用于反硝化，實現提高污水C/N比的目的。但由于污水處理量大，外加碳源(如甲醇、乙酸等)將明顯增加污水處理費用，使污水處理廠運行不堪重負。為了解決污水處理廠生物脫氮除磷所需碳源不足的問題，解決環境水體氮素污染問題，還必須要考慮碳源的經濟性，以便實現經濟效益、社會效益和環境效益三者的統一。

在污水處理廠剩余污泥厭氧消化處理過程中，由于污泥固體有機物的水解速率低，水解過程是整個厭氧消化(水解階段、產酸階段和產甲烷階段)的重要控制步驟，而熱水解強化了污泥的液化和水解，在對污泥的處理中有較好的應用前景。在熱處理過程中，固體有機物先液化，同時污泥中的脂肪、碳水化合物和蛋白質進一步水解：脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖，甚至單糖；蛋白質水解成多肽、二肽、氨基酸，氨基酸進一步水解成系列飽和或未飽和的低分子有機酸等。隨著熱水解溫度的相應提高，污泥的水解速度和水解程度增大，低分子有機物和有機酸濃度增大，因此經過熱水解的污泥更容易厭氧消化。所以熱水解不僅作為處理污泥的一個手段，有利于污泥中固體有機物的液化和水解，形成易生化降解的低分子有機物，提高后續的厭氧消化性能，而且也提高了其脫水液中的高濃度有機物含量，可以作為有機碳源用于反硝化。

磷酸銨鎂沉淀法(俗稱鳥糞石沉淀法)是化學中較多采用的一種同時沉淀較高濃度氨氮和磷酸根的方式，而且磷酸銨鎂作為一種重要的緩效性復合肥料可以得到利用。其基本原理為，在含NH₄⁺和PO₄^3-的水中添加鎂鹽，發生以下的化學反應：

Mg²⁺+HPO₄^2-+NH₄⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓+H⁺?????(1)