[發明專利]一種同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化處理低碳氮污水的裝置和方法

有效

• 申請號: 201310192964.6
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103241903A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 彭永臻;郭建華;王淑瑩
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化處理低碳氮比污水的裝置，其特征在于：主要包括污水厭氧產甲烷反應器（1）、污泥厭氧消化罐（2）、同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）、短程硝化反應器（4）、進水池（5）、出水池（6）；

污水厭氧產甲烷反應器（1）為一圓柱體生化反應器，進水池（5）通過進水泵（1.1）與污水厭氧產甲烷反應器（1）底部設置的的旋流布水器（1.2）連接，能使原污水從進水池（5）經底部設有的旋流布水器（1.2）進入污水厭氧產甲烷反應器（1），污水厭氧產甲烷反應器（1）上部設有氣液固三相分離器(1.3)，氣液固三相分離器的集氣室（1.4）通過排氣管進入與集氣瓶（1.5）連接，氣液固三相分離器上部設有出水槽(1.6)，該出水槽中經出水泵（1.7）與同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）連接，污水厭氧產甲烷反應器（1）底部還設有污泥泵（1.8）可以將底部的污泥和顆粒型底物引入污泥厭氧消化罐（2），污水厭氧產甲烷反應器（1）在不同高度還設有取樣口（1.9）；

污泥厭氧消化罐（2）為一圓柱體生化反應器，內部設有機械攪拌器（2.1），污泥厭氧消化罐（2）還設有污泥消化液回流泵（2.2），通過污泥消化液回流泵（2.2）可以將污泥消化上清液回流至污水厭氧產甲烷反應器（1），污泥厭氧消化罐（2）外部設有加熱外套（2.3），底部設有排泥口（2.4）；

同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）設有甲烷進氣系統，使得集氣瓶（1.5）中的甲烷通過甲烷氣泵（3.1）和甲烷氣體流量計（3.2）調節流量后，再通過同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）底部的甲烷曝氣頭（3.3）將甲烷分散后引入到同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）內，多余的甲烷通過同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）上部的甲烷回收管（3.4）進入到甲烷回收瓶（3.5），同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）為一圓柱體反應器，內設有機械攪拌器（3.6）和膜組件（3.7），通過出水泵（3.8）可以將膜組件（3.7）分離出來的出水引入到中間水箱（3.9）中，厭氧甲烷氧化反應器（3）在不同高度還設有取樣口（3.10），同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）底部設有排泥口（3.11）；

短程硝化反應器（4）通過蠕動泵（4.1）與中間水箱（3.9）連接，可以將中間水箱（3.9）中的水引入短程硝化反應器（4）中，空氣鼓風機（4.2）通過空氣流量計（4.3）和短程硝化反應器（4）內的空氣曝氣頭（4.4）連接，使得空氣鼓風機（4.2）將空氣吸入并通過空氣流量計（4.3）調節流量后送入空氣曝氣頭（4.4），空氣經空氣曝氣頭（4.4）分散后通入短程硝化反應器（4）內，短程硝化反應器（4）通過硝化液回流泵（4.6）與同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）連接，使得短程硝化反應器（4）部分出水通過硝化液回流泵（4.6）引入同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）內，同時短程硝化反應器（4）還與沉淀池（4.7）連接，使得另一部分出水通過沉淀池（4.7）泥水分離后引入出水池（6）中，沉池池（4.7）底部通過污泥回流泵（4.8）與短程硝化反應器（4），使得沉池池（4.7）底部的污泥經污泥回流泵（4.8）回流至短程硝化反應器（4），短程硝化反應器（4）內部設有機械攪拌器（4.5），上部設有排氣管（4.9），底部設有排泥口（4.10）。

2.一種利用權利要求1的裝置實現同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化處理低碳氮比污水的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將從城市污水廠污泥消化池取得的厭氧消化污泥分別接種到污水厭氧產甲烷反應器（1）和污泥厭氧消化罐（2），投加后的污泥濃度MLSS分別為5000-6000mg/L和10000-15000mg/L；將培養馴化好的厭氧氨氧化（Anammox）和反硝化型甲烷厭氧氧化菌（N-DAMO）共生菌群污泥接種到同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3）中，投加后的污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L；將培養馴化好的短程硝化污泥接種到短程硝化反應器（4）中，投加后的污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L；

2）低碳氮比污水和污泥厭氧消化罐（2）中的消化上清液同時入污水厭氧產甲烷反應器（1），污水厭氧產甲烷反應器（1）運行溫度控制在25-30℃，運行pH值為6.5-8.5，水力停留時間HRT為6-12小時，HRT隨著進水有機物COD濃度增高而延長，當處理COD<400mg/L的城市污水時，HRT為6-8小時；

3）污水厭氧產甲烷反應器（1）底部的污泥和顆粒型底物引入污泥厭氧消化罐（2），污泥厭氧消化罐的運行溫度為35℃，污泥停留時間為6-12天，機械攪拌器的轉速設置為250-300rpm；

4）將污水厭氧產甲烷反應器（1）出水槽（1.6）中的出水和短程硝化反應器（4）中的短程硝化液分別通過出水泵和硝化液回流泵引入同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3），并將污水厭氧產甲烷反應器集氣瓶中收集的甲烷氣體通過甲烷氣泵和甲烷流量計調節流量后通入同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器（3），同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器的運行溫度為25-30℃，運行pH為7.0-8.3，水力停留時間HRT為6-24h，HRT隨著進水氨氮NH₄⁺-N濃度增高而延長，當處理NH₄⁺-N<50mg/L的城市污水時，HRT為6-8小時，當處理50mg/L<NH₄⁺-N<100mg/L的城市污水時,HRT為8-16小時，當處理NH₄⁺-N>100mg/L的高氨氮廢水時，HRT為16-24小時,污泥齡SRT維持在40-60天；

5）同步厭氧氨氧化和厭氧甲烷氧化反應器出水通過中間水箱后用蠕動泵引入短程硝化反應器，短程硝化反應器水力停留時間為4-12小時，HRT隨著進水氨氮NH₄⁺-N濃度增高而延長，當處理NH₄⁺-N<50mg/L的城市污水時，HRT為4-6小時，當處理50mg/L<NH₄⁺-N<100mg/L的城市污水時,HRT為6-8小時，當處理NH₄⁺-N>100mg/L的高氨氮廢水時，HRT為8-12小時，運行溫度為25-30℃，運行pH為7.0-8.0，溶解氧DO通過調節空氣鼓風機的曝氣量維持在0.4-1.0mg/L，污泥齡SRT維持在15-20天；

6）短程硝化反應器出水通過沉淀池泥水分離后流入出水池，沉淀池底部的污泥經污泥回流泵回流至短程硝化反應器，污泥回流比維持在25%-75%；

7）重復第2）—6）步驟。