[發明專利]多形態微生物聚集體自養脫氮一體化裝置及運行方法

有效

• 申請號: 201310473905.6
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103482763A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 張樹軍;韓曉宇;張亮;甘一萍;常江;孟春霖;楊岸明;陳剛新
• 申請（專利權）人: 北京北排水務設計研究院有限公司;北京城市排水集團有限責任公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于生化法污水處理技術領域，具體是一種以厭氧氨氧化技術為核心處理中高濃度氨氮廢水的裝置和方法。該裝置在富集培養氨氧化菌的基礎上，通過形成顆粒污泥與生物膜等手段富集培養厭氧氨氧化菌，利用氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的協同作用，在單一反應器內實現經濟高效脫氮。本裝置適用于處理城市污水處理廠消化污泥脫水液等高氨氮、低碳氮比的廢水。

背景技術

氮素污染是當前水體富營養化現象頻發的重要原因之一，同時也是污水處理與再生回用的關鍵癥結，如何經濟高效的去除污水中的氮素污染物已成為國內外專家學者與相關政府部門的研究熱點，我國2002年頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中要求所有排污單位出水水質為氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L。“十二五”國民經濟和社會發展規劃綱要中，明確提出氨氮總量減排10％的目標。根據新增的約束性指標，如何實現氨氮減排的目標還需在實踐中探索。

目前應用最多的污水脫氮工藝為硝化反硝化工藝，該工藝先通過硝化菌將污水中的氨氮氧化成硝態氮，再通過反硝化菌利用有機物將硝態氮還原為氮氣。傳統的污水脫氮工藝操作復雜、運行費用高、并產生大量反硝化污泥，針對以上問題，研究人員開發出了多種新型脫氮工藝，如短程硝化反硝化工藝、同步硝化反硝化工藝、反硝化除磷工藝、厭氧氨氧化工藝等，其中厭氧氨氧化工藝是目前公認的最經濟高效的污水脫氮工藝，其核心是通過厭氧氨氧化菌以亞硝酸鹽為電子受體將氨氮直接氧化為氮氣，大大縮短了傳統硝化反硝化工藝的反應流程，厭氧氨氧化工藝與傳統脫氮工藝相比具有明顯的優勢：厭氧氨氧化菌以亞硝酸鹽為電子受體，脫氮過程中不需要有機碳源；硝化過程只需將1/2的氨氮氧化至亞硝酸鹽，約節省曝氣能耗50％；厭氧氨氧化菌為化能自養菌，在脫氮過程中污泥產量僅為傳統硝化反硝化污泥產量的10％左右，大大節省后續污泥處置費用；另外，厭氧氨氧化技術還有脫氮負荷高，減少溫室氣體排放等有點。厭氧氨氧化技術應用于高氨氮廢水處理中，可較大幅度節省運行費用，產生顯著的經濟效益。同時厭氧氨氧化工藝與傳統工藝相比可減少溫室氣體氧化亞氮的排放，環境效益明顯。

厭氧氨氧化工藝擁有著諸多的技術優勢，自上世紀80年代以來一直是國內外專家的研究熱點，但如何將厭氧氨氧化技術推廣應用一直是世界難題，厭氧氨氧化菌世代生長時間非常長，為11天左右，而且厭氧氨氧化工藝啟動初期污泥流失嚴重，厭氧氨氧化菌富集培養異常困難，世界上第一座厭氧氨氧化工程啟動時間為3年，超長的啟動周期限制了該技術的快速推廣應用，為了縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，需提高反應器對厭氧氨氧化菌的持留能力，使厭氧氨氧化菌得到快速富集，最新的研究結果表明在反應器內形成顆粒污泥或投加新型生物填料可強化厭氧氨氧化菌的持留能力，但目前此技術仍存在一定的技術問題，包括：①厭氧氨氧化菌產氣能力較強，因此導致顆粒污泥不易沉降，易隨出水流失；②單純的生物膜工藝厭氧氨氧化菌掛膜時間較長，微生物量較低，反應器處理能力難以提高，且生物膜易脫落，不易儲存及新建工程接種。

綜上，目前厭氧氨氧化技術推廣應用需要解決的問題包括：如何在反應器內富集高濃度的厭氧氨氧化菌；如何降低反應器內厭氧氨氧化菌的流失風險，提高處理系統的穩定性；如何降低厭氧氨氧化工程接種難度，增強工程的可復制性。因此，需要開發一種新型的利用厭氧氨氧化技術處理高氨氮廢水的裝置和方法。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提出一種多形態微生物聚集體自養脫氮一體化裝置及運行方法，該裝置和方法通過顆粒污泥與生物膜強化了厭氧氨氧化菌在反應池內的滯留能力，使厭氧氨氧化菌得到快速富集，將整個厭氧氨氧化處理系統的啟動時間縮短至3-6個月，顆粒污泥較高的生物量濃度進一步增加了厭氧氨氧化菌總量，可獲得更高的脫氮效率；而厭氧氨氧化菌生物膜彌補了懸浮污泥與顆粒污泥易流失的弊端，使整個處理系統運行更加穩定；并利用懸浮污泥中氨氧化菌的短程硝化作用，完成亞硝化過程；整個裝置充分將懸浮污泥、顆粒污泥與生物膜發的優勢有機結合，通過合理的反應器結構和水力流態為不同功能的微生物提供的適宜生長環境，實現裝置的快速啟動與穩定運行。

本發明的技術方案是：