[發明專利]一種處理城市生活污水的全程自養脫氮顆粒污泥啟動方法

有效

• 申請號: 201310743145.6
• 申請日: 2013-12-28
• 公開（公告）號: CN103723830A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李冬;蘇慶嶺;吳青;梁瑜海;曾輝平;張杰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 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

本發明屬于水環境恢復與再生領域。具體涉及用于處理常溫、低氨氮城市生活污水的全程自養脫氮（CANON）顆粒污泥啟動的方法。

背景技術

水資源問題是制約社會發展的重要因素。我國水資源總量豐富，但人均淡水資源占有量僅為世界平均水平的28%。由于工、農業污水不合理排放的日益加劇，造成了有限的水資源質量惡化，同時水資源浪費的現象日益嚴重，使得原本就不充足的淡水資源變得越發珍貴。在污水中，氮素污染是水體污染的重要因素之一，城市生活污水，工業廢水，養殖廢水，垃圾滲濾液中均存在氮素污染問題。環保部《2012年中國環境狀況公報》顯示，2012年，全國排放廢水中氨氮排放量為253.6萬噸。因此，污水氮素深度處理工藝的研究意義重大。

水體中的氮素來源是多途徑的，主要由城市生活污水、工業廢水、農業廢水三方面引入。城市生活污水有低碳氮比的特點，對于這類廢水，現今國內大部分采用基于硝化反硝化原理的傳統工藝進行生物脫氮的污水處理廠，為達到一級A排放標準，需要外加大量有機碳源、無機碳源、反應裝置繁雜龐大，消耗大量能源，使得污水處理成本居高不下；同時產生大量污泥和溫室氣體，對環境造成二次污染，極大制約了污水處理行業的發展。

上世紀90年代新發現的基于厭氧氨氧化(ANAMMOX)技術的全程自養脫氮（Completely?Autotrophic?Nitrogen?Removal?Over?Nitrite）工藝，是在好氧條件下，氨氧化細菌（AOB）與厭氧氨氧化（Anammox）菌在同一個反應器中共存，二者協同作用，位于填料或污泥絮體外層的氨氧化細菌，先以氧氣作電子受體，將NH₄⁺-N氧化為NO₂^--N；通過傳質作用，位于填料或污泥絮體內層的Anammox菌，以亞硝酸細菌產生的NO₃^--N。CANON工藝將水中的NH₄⁺-N直接轉化成N₂的過程，同傳統工藝相比，該工藝具有無需外加有機碳源、無機碳源、曝氣量低節約能耗，無需硝化液回流等優點，這為污水脫氮處理提供了一種節能、低碳、環保的新思路。

現階段，從微生物載體區分，CANON工藝主要通過生物濾柱的形式實現。日本Furukawa采用上向流Biofix為填料的生物濾池，最好處理效果可達到91%，總氮去除負荷可達到0.83kg.m^-3.d^-1。Chuang等使用下向流的海綿填料反應器，總氮去除負荷達到1.46kg.m^-3.d^-1。雖然，生物濾柱具有較高的總氮去除負荷和去除率，但容易發生堵塞，梁瑜海采用火山巖填料的CANON工藝，總氮去除負荷最高達到3.1kg.m^-3.d^-1，去除率為83%，但是當出現堵塞斷層現象去除率將至19.6%，即使人工翻填之后也只能回復至正常時的60%水平，這是生物濾柱普遍存在的致命缺陷。

從處理水質上看，目前CANON工藝主要用于處理高溫高氨氮污水，Samik等采用CSTR反應器處理總氮濃度550-600mg.L^-1的廢水，總氮去除負荷可以達到0.216kg.m^-3.d^-1。對于常溫低氨氮污水的處理還有待進一步研究。

顆粒污泥本質上是以有機質或無機質為核心的懸浮型生物膜工藝，它集成了生物膜抗沖擊負荷能力強、微環境好及活性污泥濃度高、比表面積大等優點，是理想的Anammox菌承載形式，國內外學者的研究表明其相對于普通絮狀污泥往往具有著更高的處理負荷。Xiaoming?Li等人在SBR反應器中培養出了全程自養脫氨顆粒污泥，DO為0.3-0.5mg.L^-1，總氮去除率為63.7%。鄭平等應用改良型UASB反應器進行了全程自養脫氮顆粒污泥的研究，反應器在DO為0.2-0.8mg.L^-1，溫度30±1℃，進水pH7.8-8.0條件下處理氨氮濃度431.7±25.5mg.L^-1的模擬廢水，總氮去除負荷2.57kg.m^-3.d^-1。