[發(fā)明專利]利用剩余污泥進(jìn)行廢水生物脫氮的方法和實(shí)施該方法的生物脫氮系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310703100.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103739156A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭旭晨;方圓;駱椿明;屈立宇;龍於洋;沈東升;馮華軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州智水水務(wù)科技有限公司;浙江工商大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;C02F11/04;C02F101/16
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于剩余污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用剩余污泥進(jìn)行廢水生物脫氮的方法和實(shí)施該方法的生物脫氮系統(tǒng)。

背景技術(shù)

城市污水用沉淀法處理一般只能去除約25～30℅的BOD₅，污水中的膠體和溶解性有機(jī)物不能利用沉淀方法去除，化學(xué)方法由于藥劑費(fèi)用很高而且化學(xué)混凝去除溶解性有機(jī)物的效果不好而不宜采用。采用生物處理法（活性污泥法）是去除廢水中有機(jī)物的最經(jīng)濟(jì)最有效的選擇。

廢水中的氮一般以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等四種形態(tài)存在。常見(jiàn)的序批式內(nèi)循環(huán)A/O生物脫氮工藝中，常需設(shè)置缺氧池、好氧池和二沉池，利用好氧池中硝化細(xì)菌的作用，將氨氮通過(guò)轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，利用缺氧池中反硝化細(xì)菌的作用，將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛鴱膹U水中逸出。

好氧池設(shè)在缺氧池之后，可使反硝化殘留的有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。缺氧池在好氧池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有機(jī)物，可減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷，另一方面，也可以起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹；同時(shí)，反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度也可以補(bǔ)償部分硝化過(guò)程對(duì)堿度的消耗。在缺氧池-好氧池內(nèi)經(jīng)過(guò)多次內(nèi)循環(huán)處理后，出水至二沉池中，待剩余污泥沉降后排出。

最初幾輪處理沉降出的剩余污泥可回流至缺氧池或好氧池中，補(bǔ)充其中的活性污泥量。然而經(jīng)過(guò)多輪處理后會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)法再次利用的剩余污泥，隨著污水處理率和排放標(biāo)準(zhǔn)日益提高，剩余污泥產(chǎn)量與日劇增。剩余污泥處理和處置成本很高，約占城市污水處理廠總費(fèi)用的40%～65%。就浙江省而言，全省每年剩余污泥產(chǎn)量也位居全國(guó)前列，如此大量的剩余污泥該如何處置也成為了政府部門和研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

常規(guī)的剩余污泥處理法（如脫水、焚燒和填埋等）往往耗資巨大或占用土地多，并非理想的剩余污泥處置途徑。近幾年，有研究發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)動(dòng)物門寡毛綱顫蚓科分節(jié)蠕蟲（俗稱水蚯蚓），能大量攝食污泥，每天的食泥量可達(dá)本身體積的8-9倍。基于該特征，有研究人員將水蚯蚓引入污水處理系統(tǒng)中，以處理過(guò)剩污泥，有效地減少污泥排放量。“水蚯蚓-微生物共生”系統(tǒng)污泥減量技術(shù)作為一種低成本、高效、無(wú)二次污染的污泥減量新技術(shù)，以其不可比擬的優(yōu)勢(shì)逐漸被研究者關(guān)注。

可惜的是，研究發(fā)現(xiàn)將水蚯蚓引入污水處理系統(tǒng)后，雖然實(shí)現(xiàn)了污泥的減量排放，但是系統(tǒng)脫氮效果卻有所下降。荷蘭Ratsak等進(jìn)行了不同工藝的水蚯蚓污泥減量技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)水蚯蚓在好氧池中生長(zhǎng)有污泥減量的效果，但由于水蚯蚓的新陳代謝作用使得硝酸鹽被大量釋放出來(lái)，使得處理出水氮指標(biāo)基本不能達(dá)標(biāo)。

然而要使TN達(dá)標(biāo)排放，又面臨著原水碳源不足的問(wèn)題。并且，經(jīng)水蚯蚓捕食后，剩余污泥已經(jīng)減容減質(zhì)，很難再次用于污水處理中。無(wú)論是處理剩余污泥還是投加外碳源都會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用。如何實(shí)現(xiàn)剩余污泥的資源化利用是當(dāng)前污水處理面臨的重大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種利用剩余污泥進(jìn)行廢水生物脫氮的方法，對(duì)序批式內(nèi)循環(huán)A/O生物脫氮過(guò)程中排出的剩余污泥資源化利用。

一種利用剩余污泥進(jìn)行廢水生物脫氮的方法，包括：

（1）對(duì)待處理廢水進(jìn)行序批式內(nèi)循環(huán)A/O生物脫氮，取排出的剩余污泥；

（2）對(duì)所述剩余污泥進(jìn)行超聲處理，獲得污泥混合液；

（3）對(duì)所述污泥混合液進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵完成后將發(fā)酵液回流至所述待處理廢水中；

（4）重復(fù)步驟（1）-（3）。

所述序批式內(nèi)循環(huán)A/O生物脫氮是將待處理廢水通入缺氧池-好氧池中，經(jīng)多次內(nèi)循環(huán)處理后排放至二沉池中，待剩余污泥沉降，排出。超聲處理使剩余污泥中部分菌體破碎，大量有機(jī)物如蛋白質(zhì)、多糖、脂類等溶出，獲得污泥混合液；再將該污泥混合液置于發(fā)酵罐中進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵完成后發(fā)酵液中含有大量的短鏈脂肪酸等分子量較小的物質(zhì)，這些物質(zhì)作為缺氧池中反硝化細(xì)菌的碳源，解決反硝化過(guò)程碳源不足的問(wèn)題，脫氮過(guò)程中無(wú)需投加額外碳源，節(jié)約了成本；還為如何處理剩余污泥提供了一條有效、環(huán)保的新途徑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)剩余污泥的資源化利用。

步驟（1）中，所述待處理廢水先進(jìn)水至缺氧池中，經(jīng)活性污泥中反硝化細(xì)菌消耗一部分碳源后流至好氧池中，活性污泥中的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌通過(guò)好氧硝化作用，將待處理廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，獲得硝化液；再將該消化液回流至缺氧池中，反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮還原為氮?dú)舛莩觥＝?jīng)過(guò)多次缺氧池-好氧池內(nèi)循環(huán)處理后，再出水至二沉池中，待剩余污泥沉降后排出。