[發明專利]一種低碳氮比污水的生物脫氮方法及其專用裝置

有效

• 申請號: 201010241476.6
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101962220A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 梅翔;鄒勝男;謝玥;楊旭;王蓓蕾;江文潮;朱超杰;陳娟
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;C02F3/10;C02F11/04;C02F101/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于環境工程水處理領域，涉及剩余污泥水解酸化產物經除磷脫氨后作為有機碳源應用于低碳氮比污水的處理并提高生物脫氮效率的方法及其專用裝置。

背景技術

低碳氮比污水是一類有機物濃度偏低，氮含量較高的污水，許多地區的生活污水，垃圾滲濾液，部分工業廢水等都屬于這類污水。低碳氮比污水中有機質缺乏使得這類污水在生物處理系統中有機碳源不足，導致總氮去除率偏低。傳統生物脫氮需要足夠數量的有機質，而這類污水中本身含有的有機質較少，無法滿足反硝化所需的碳源要求。外加有機碳源是一類重要的提高低碳氮比污水生物脫氮效果的方法。

目前，外加有機碳源以甲醇、乙醇、乙酸鈉等為主，但由于這類有機碳源成本高，有些甚至有毒性，在實際生產中沒有被廣泛運用。尋找合適的外加有機碳源成為關注的熱點。

城市污泥經水解酸化可產生較多的溶解性有機物，在水解與發酵細菌作用下，將碳水化合物、蛋白質與脂肪水解并發酵轉化成單糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等，水解階段產生的小分子化合物在發酵細菌的細胞內轉化為更為簡單的以揮發性脂肪酸(VFAs)為主的末端產物，并分泌到細胞外。VFAs中的乙酸和丙酸是增強生物脫氮的有利基質，擁有比甲醇和乙醇更高的反硝化速率。

國內吳一平等以初沉污泥厭氧水解/酸化產物為反硝化的碳源研究脫氮速率，發現初沉污泥水解產物的脫氮速率分別為城市污水脫氮速率的3倍，是投加甲醇脫氮速率的1.33倍；高永青等研究了剩余污泥酸化液用作A²/O系統的補充碳源時的反硝化速率和系統的脫氮除磷能力；Tong等利用回收氮磷后的剩余污泥水解酸化液作為外加碳源研究了SBR反應器生物脫氮除磷性能，在酸化液流量∶進水流量為1∶35時，TN和P的去除率分別為83.2％和92.9％，同時比較了出水COD中的主要成分；Zheng等研究了在低溶解氧條件下，外加污泥水解酸化液能夠提高SBR反應器生物脫氮效果，TN去除率從61％上升至81％，但出水COD會有所上升，在54mg/L左右。

國外大多數的研究中利用污水處理廠的初沉污泥水解發酵產酸，也有對初沉污泥與剩余污泥的混合污泥和高濃度污水的水解酸化研究。Elefsiniotis等研究初沉污泥厭氧消化產生的VFAs的反硝化速率，結果顯示揮發酸中的小分子物質如甲酸、乙酸極易被反硝化菌利用，平均反硝化速率為0.0111gNO_x^--N/(gVSS·d)，VFAs比其他有機質更適合作為碳源被微生物利用。Aravinthan等研究了不同的方法獲得的污泥水解酸化產物用于反硝化速率的對比實驗，在滅菌鍋條件下堿性水解酸化液的反硝化速率最高，不同的處理方法對水解酸化液生物降解性能有重要的影響。

利用富含VFAs的水解酸化液作為有機碳源可以提高反硝化速率和總氮去除率，目前外加水解酸化液條件下的低碳氮比污水的生物脫氮集中在SBR和A²/O工藝形式，研究結果距離工業化生產還有一段距離，生物脫氮的效率并不高，存在產生二次污染的風險，尤其當COD/TN值很低(COD/TN＜2)時，生物脫氮效果并不理想，還不能滿足城鎮污水處理廠污染物排放標準中對TN、NH₄⁺-N和COD排放標準限值要求。

發明內容

發明目的：針對低碳氮比污水普遍存在碳源不足而造成污水生物處理工藝總氮去除率不高的難題，本發明的目的是提供一種低碳氮比污水的生物脫氮方法，以實現提高總氮去除率的目的。本發明的另一目的是提供上述低碳氮比污水的生物脫氮方法的專用裝置。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種低碳氮比污水的生物脫氮方法，包括以下步驟：

(1)在水解酸化反應器中，加入剩余污泥，用濃度為3.5～4.5mol/L的NaOH溶液調節反應體系的pH值至9.0，180～240r/min攪拌反應20～24h，按投配率為5～10％取出反應液，再在5000×g離心力下離心30min，取其上清液，制得初級水解酸化液；其中，剩余污泥的VSS/TSS大于40％，含水率為95～97％；