[發明專利]低氮比污水自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化裝置與方法

有效

• 申請號: 201310723769.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103739066A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 侯鋒;王博;邵彥青;薛曉飛;彭永臻
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京工業大學;北京北華清創環境科技有限公司;北控水務（中國）投資有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C02F11/02;C02F11/04;C02F101/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及高氨氮廢水及剩余污泥生化處理技術領域，污泥發酵釋放的氨氮與短程硝化反應產生的亞硝通過厭氧氨氧化去除，反硝化菌利用水解酸化產生的揮發性有機酸作為電子供體將產生的硝態氮反硝化去除，達到總氮的深度去除和污泥的有效利用。

背景技術

低碳氮比污水如污水處理廠污泥硝化液、垃圾滲濾液等，這類廢水存在碳源嚴重不足的問題，其自身的碳源根本無法滿足脫氮的需求，因而成為污水生物處理總氮不達標的關鍵原因。為解決這一問題，提高總氮去除率，提供額外的碳源強化反硝化效果是有效的方法。在外加碳源中，主要包括兩種：

1）單一碳源。主要的碳源種類有甲醇，乙酸，乙醇等。實際污水處理廠中甲醇作為傳統的反硝化外加碳源應用較為廣泛。單一外加碳源的優點是經過馴化一般都可以達到較高的反硝化速率，可精確控制藥劑投加量，運行管理方便，出水水質穩定。但是為達到合適的反硝化速率和良好的反硝化效果，需按照理論耗量的2-3倍投加碳源，運行費用昂貴。

2）復合碳源。揮發性脂肪酸是一種有效的復合碳源，是指碳原子為2-6的脂肪酸，在城市污水/污泥中以乙酸、丙酸、丁酸為主。揮發性脂肪酸可以通過污泥厭氧消化得到，因此利用污泥水解酸化產生的脂肪酸作為污水廠生物脫氮除磷的碳源可以緩解反硝化碳源不足問題，同時實現污泥減量化。然而，污泥水解酸化過程中微生物通過脫氨基作用將會使部分氨氮釋放到上清液中，導致污泥水解酸化上清液中氨氮濃度過高，降低了該方法的實際應用性。

目前，生物脫氮出現了一種新工藝----厭氧氨氧化工藝。根據厭氧氨氧化反應，厭氧氨氧化菌能夠將氨氮和亞硝態氮轉化為氮氣。由于厭氧氨氧化菌屬于厭氧自養菌，反應過程無需氧氣和有機物，故可以節約曝氣和有機碳源，從而大大減少污水處理的處理費用和基建費用。然而由厭氧氨氧化反應關系，對于如何保證穩定且持續的氨氮與亞硝態氮的比例關系還缺乏有效控制，并且反應過程中還會伴隨部分硝態氮產生。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提出了自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化裝置和方法，即將短程硝化的硝化液與剩余污泥混合，通過厭氧氨氧化作用先將污泥發酵釋放的氨氮與硝化液中的部分亞硝態氮去除，反硝化菌再利用發酵產生的揮發性脂肪酸為碳源，將剩余的亞硝和硝氮全部還原，達到廢水總氮的高效去除。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種低碳氮比污水自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化裝置，設有原水箱1、儲泥池2、自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3、短程硝化反應器4、排水池5；原水箱1通過進水泵1.1與自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3底部相連接，自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3通過出水泵3.11與短程硝化反應器4首格室相連接；短程硝化反應器4用上下交錯設置過水孔的隔板分為4-9個格室，每個格室設有曝氣裝置4.1，短程硝化反應器4末端與沉淀池4.2相連接，沉淀池4.2底部通過污泥回流泵4.4與短程硝化反應器4首格室相連接，沉淀池4.2出水口與排水池5相連接；排水池5設有排水管5.1，通過硝化液回流泵5.2與自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3底部相連接。

自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3設有圓筒形污泥床3.7，上部設有頂部密封板3.6和三相分離器3.9，中間設有溫控加熱帶裝置3.10，下部設有布水裝置3.8；三相分離器3.9的上部連通氣體收集裝置3.5；圓筒形污泥床3.7上部出水口依次通過中間水箱3.1、循環泵3.2和循環控制閥3.3與圓筒形污泥床3.7底部相連接；儲泥池2通過進泥泵2.1和進泥控制閥2.2與自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3底部相連接，排水池5通過硝化液回流泵5.2與自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化反應器3底部相連接。

自養脫氮同步污泥發酵耦合反硝化裝置進行低碳氮比污水處理的方法，包括以下步驟：

步驟一：啟動短程硝化反應器4：以實際城市生活污水處理廠的硝化污泥為接種污泥注入短程硝化反應器4，控制污泥濃度為2000-5000mg/L，水力停留時間4-8h，污泥停留時間20-30天；將實際城市生活污水泵入短程硝化反應器4的首端，隨后啟動曝氣裝置4.1進行硝化作用，調節曝氣裝置4.1使硝化過程中溶解氧維持在2mg/L，用2mol/L的氫氧化鈉調節pH值使其維持在8.0-8.5，出水進入沉淀池4.2，沉淀污泥回流到短程硝化反應器4的首格室，回流比控制在50%-100%。在上述條件下運行短程硝化反應器4，當出水亞硝酸鹽累積率大于90%且持續維持15天以上時，短程硝化反應器啟動成功；