[發(fā)明專利]一種基于厭氧氨氧化的SBR+SBBR城市污水高效生物處理方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310597742.2
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103601341A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭永臻;邵和東;王淑瑩;張亮;張樹軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于厭氧氨氧化的SBR+SBBR城市污水高效生物處理的方法及裝置，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，污水中氮磷排放是引起其重要原因。氮磷污染物的去除已經(jīng)成為污水處理和再生回用的關(guān)鍵問題。我國2002年頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中要求所有排污單位出水水質(zhì)為氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L，同時(shí)2006年1月1日之后建設(shè)的污水處理廠總磷小于0.5mg/L。現(xiàn)有污水處理廠的能耗很高,其中很多污水處理廠出水水質(zhì)并不能達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行升級改造。如何在實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷的同時(shí)降低水處理能耗，降低處理費(fèi)用，對于污水處理的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生物完成。活性污泥在厭氧和好氧狀態(tài)下交替運(yùn)行，污泥中聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷，在好氧狀態(tài)下過量地?cái)z取磷；經(jīng)過排放富磷剩余污泥，其結(jié)果與傳統(tǒng)活性污泥法相比，可高效去除污水中的磷污染物。SBR工藝在厭氧-好氧下交替運(yùn)行，過量積聚磷酸鹽的聚磷菌占優(yōu)勢生長，使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。同時(shí)厭氧階段與好氧階段的交替運(yùn)行有利于活性污泥的顆粒化，使污泥沉降性能大幅提高，提高污染物去除效率。

傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)一般采用硝化－反硝化工藝，通過硝化菌在好氧條件下將氨氮氧化成硝態(tài)氮，然后在缺氧環(huán)境下反硝化菌利用有機(jī)物將硝態(tài)氮還原成氮?dú)狻鹘y(tǒng)工藝的局限性是需要有機(jī)物作為反硝化過程中完成硝酸鹽還原的電子供體。我國城市污水處理廠的進(jìn)水碳氮比普遍較低，碳源的缺乏成為脫氮除磷效率無法提高的瓶頸，而外加碳源又會大幅度增加污水處理費(fèi)用。厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)使得污水全程自養(yǎng)脫氮成為可能，該菌種具有獨(dú)特的代謝途徑，可利用亞硝酸鹽作為電子供體將氨氮氧化生成氮?dú)狻Ｏ啾葌鹘y(tǒng)脫氮工藝厭氧氨氧化技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：1.厭氧氨氧化菌是化能自養(yǎng)菌，以無機(jī)碳作為碳源，由此脫氮過程中無需投加有機(jī)碳源，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用；2.硝化過程只需將50%的氨氮氧化至亞硝酸鹽，大幅減少供氧能耗；3.厭氧氨氧化技術(shù)的脫氮效率和去除負(fù)荷較高，產(chǎn)生很少量剩余污泥；4.可大量減少溫室氣體氧化亞氮的排放，環(huán)境效益明顯。

作為一種可持續(xù)發(fā)展的生物脫氮技術(shù)，厭氧氨氧化工藝有著良好的前景。但是厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌，細(xì)胞產(chǎn)率低，不容易在短時(shí)間內(nèi)富集。目前報(bào)道的厭氧氨氧化菌倍增時(shí)間為11d，甚至更長。同時(shí)反應(yīng)器初期的時(shí)候污泥容易流失，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌順利富集更加困難。本發(fā)明為縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時(shí)間，需要強(qiáng)化反應(yīng)器的污泥持留能力，以促進(jìn)厭氧氨氧菌的快速富集。采用新型的生物膜技術(shù)可強(qiáng)化污泥持留和富集的能力。試驗(yàn)證明通過在系統(tǒng)內(nèi)投加填料可一定程度上縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時(shí)間。

目前厭氧氨氧化技術(shù)的研究與應(yīng)用主要集中在高溫高氨氮廢水處理中，而常溫下城市污水厭氧氨氧化技術(shù)的研究應(yīng)用比較少。基于厭氧氨氧化技術(shù)的城市污水同步脫氮除磷工藝鮮有報(bào)道。目前厭氧氨氧化技術(shù)處理城市污水的推廣應(yīng)用需要解決的問題包括：如何在反應(yīng)器內(nèi)有效的持留并富集厭氧氨氧化菌；如何協(xié)調(diào)反應(yīng)器不同菌種的相互比例從而提高反應(yīng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；如何降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度。因此，需要提出新型的利用厭氧氨氧化工藝處理城市污水的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有城市污水處理能耗高、出水穩(wěn)定性差、部分出水氮磷不能達(dá)到一級A標(biāo)的問題，提出了一種基于厭氧氨氧化的SBR+SBBR城市污水高效生物處理裝置及運(yùn)行方法，該方法和裝置首先將污水通入SBR反應(yīng)器，通過厭氧釋磷過程-好氧吸磷過程交替運(yùn)行排出富磷污泥實(shí)現(xiàn)生物除磷，同時(shí)在好氧過程中通過異養(yǎng)菌去除進(jìn)水中的部分有機(jī)物；而后污水通入SBBR反應(yīng)器，通過短程硝化-厭氧氨氧化進(jìn)行自養(yǎng)脫氮。該SBBR裝置應(yīng)用新型填料和懸浮活性污泥有效的持留富集厭氧氨氧化菌，提高對污泥的持留能力，增加微生物的濃度。SBBR反應(yīng)器在懸浮污泥和生物膜上形成不同的優(yōu)勢菌屬，從而將活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來，可顯著提高系統(tǒng)的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。并通過合理的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和水力流態(tài)為不同功能的微生物提供的適宜生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化工藝的快速啟動，并提高系統(tǒng)的脫氮效率以及工藝的穩(wěn)定性。