[發明專利]城市污水厭氧去除有機物與自養生物脫氮的裝置和方法

有效

• 申請號: 200910087623.6
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101580329A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 甘一萍;張樹軍;彭永臻;常江;易鵬;王琦;劉秀紅
• 申請（專利權）人: 北京城市排水集團有限責任公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F3/28;C02F3/30;C02F3/12
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種生化法污水生物處理技術，具體是通過厭氧產甲烷去除有機物與自養生物脫氮的城市污水處理裝置和方法，適用于城市污水二級處理及再生回用。?

背景技術

我國的水污染不斷加劇，而水資源短缺已經制約經濟社會的發展，從而，不斷提高城市污水廠的排放標準，污水的再生回用成為大勢所趨。傳統的污水生物處理工藝的有機物(COD)氧化及氨氮硝化因需要曝氣而消耗能量，在氧化COD的過程中損失了大量的化學能，并導致大量CO₂釋放到大氣。同時，反硝化和生物除磷對COD的需求矛盾與剩余污泥的大量產生也是傳統工藝無法回避的難題。?

面對日益嚴格的出水排放標準，如果仍以傳統工藝應對問題，污水處理廠將會消耗更多的能量和有機碳源，同時排放更多的CO₂，并產生大量的剩余污泥。面對日趨嚴重的水污染和溫室效應對人類社會造成的影響，污水處理的問題必須以一種兼顧整個環境，高效低耗的方式加以解決，水的可持續發展是未來的發展方向。?

污水和污泥的厭氧產甲烷反應在去除有機物COD的同時，回收了甲烷氣體。甲烷的回收利用因節省礦石燃料而減少了CO₂排放。而厭氧產甲烷反應過程中產生的剩余污泥僅為好養活性污泥法的10％左右。?

厭氧氨氧化細菌在氮循環中可以產生“短程”現象，它們以亞硝酸鹽氮(NO₂^-)為電子受體直接將氨氮(NH₄⁺)氧化為氮氣，即自養生物脫氮，從而徹底改變了傳統氮循環中NH₄⁺只有通過硝化-反硝化途徑才能被轉變為N₂的過程，同時徹底改變過去需要通過投加電子供體(碳源)才能脫氮的傳統途徑，使能量節省達65％以上，也可以使剩余污泥產量降至最低，從而節省大量的污泥處置費用，CO₂排放量也大幅度降低。?

針對城市污水處理的現狀和厭氧產甲烷、自養生物脫氮的特點，如果能夠通過厭氧產甲烷反應去除城市污水有機物，而后通過自養生物脫氮去除污水中的氮素，就可以實現城市污水高效低耗的處理，同時大幅度減少剩余污泥和CO₂排放，迄今為止，在世界范圍內仍然沒有能實現上述目標的城市污水生物處理技術。?

發明內容

本發明的目的是提出一種通過厭氧產甲烷去除有機物與自養生物脫氮的城市污水處理裝置和方法。?

厭氧產甲烷去除有機物與自養生物脫氮的城市污水處理裝置，其特征在于：設有原水箱、厭氧反應器、除磷反應器、中沉池、半短程硝化反應器、二沉池、中間水池、厭氧氨氧化反應器；厭氧反應器為填裝海綿填料的厭氧生物濾池，上部設有三相分離器，原水箱通過出水泵和水管與厭氧反應器的底部連通，厭氧反應器通過出水管與除磷反應器的厭氧區的底部連通，厭氧反應器還設有下進上出，進行水循環的水管和循環泵；

除磷反應器在長度方向上平均分為5個格室，第1格室為厭氧區，設有調速攪拌器，其余的4個格室為好氧區，按照水流方向上下交錯設置孔徑為15mm的過流孔；氣泵通過氣體流量計、氣量調節閥與設在反應器底部的曝氣頭連接，除磷反應器通過出水管連接中沉池的中心管，中沉池通過除磷反應器的污泥回流泵與除磷反應器的厭氧區相連接；中沉池的出水管與半短程硝化反應器的缺氧區相連接。?

半短程硝化反應器在長度方向上平均分為5個格室，每個格室裝填海綿填料，填充率為池容的30％，第1格室為缺氧區，設有調速攪拌器，其余的4個格室為好氧區，按照水流方向上下交錯設置孔徑為15mm的過流孔；氣泵通過氣體流量計、氣量調節閥與設在反應器底部的穿孔曝氣管連接，半短程硝化反應器通過出水管連接二沉池的中心管，二沉池通過半短程硝化反應器的污泥回流泵與半短程硝化反應器的缺氧區相連接；二沉池的出水管與中間水池相連接。?

厭氧氨氧化反應器中間設有柱狀反應體，該反應體上端設有三相分離器，分離器頂部設有用于排水的出水管，分離器上部通過出水回流泵與反應體底部連通，反應體外圍設有水浴套，水浴套上設有進行水循環的水浴循環泵和穿孔吸水管，水浴套內還設有電加熱器和溫度控制器；反應體上的取樣閥設置在水浴套外壁上；中間水池通過厭氧氨氧化反應器的進水泵與厭氧氨氧化反應器的反應體底部連通。?

本發明還提供了一種利用上述裝置通過厭氧去除有機物與自養生物脫氮處理城市污水的方法，其特征包括以下步驟：?