[發明專利]廢水亞硝化預處理設備和方法

有效

• 申請號: 201410101592.6
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103833136A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 吳光學
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

技術領域

本發明涉及廢水處理技術，特別是一種廢水亞硝化預處理設備和方法。

背景技術

污水中氮磷是造成水體富營養化的重要營養物質。隨著我國及各國水體富營養化問題的日趨嚴重，以及未來污水排放標準的提升，都需要對污水氮磷等營養排放進行嚴格控制。適量氮是生物生長所必需的營養元素之一，而高濃度氮元素會引起水體富營養化。高濃度氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽也對人體健康有負面影響。我國《污水綜合排放標準》規定氮元素標準為：總氮為15毫克/升，氨氮為5毫克/升。對于污水處理廠厭氧消化液和脫泥水等都會回流到污水處理主體工藝中，對污水處理廠氮負荷的增加量約為5-10%，所以此類廢水的預處理技術對保障污水處理廠氮達標處理具有重要的意義。此外，對于垃圾滲濾液等高氨氮廢水，研發經濟高效穩定的強化脫氮技術，也是污水處理領域急需的技術需求。

污水中的氮素一般以氨氮和有機氮的形式存在，只含有少量或不含亞硝酸鹽和硝酸鹽形態的氮素。傳統生物脫氮工藝中，有機氮被脫氨基作用轉化為氨氮，氨氮通過硝化菌的硝化作用逐次轉化為亞硝態氮和硝態氮，最后通過反硝化菌的反硝化作用將硝態氮轉化為氮氣并從水中逸出釋放到大氣中，從而達到去除氮的目的。傳統工藝如果通過亞硝酸鹽途徑，可以節省曝氣量25%，以及節省反硝化碳源40%，所以通過亞硝酸鹽途徑反硝化脫氮，具有較好的經濟優勢和高效特征。針對高氨氮廢水，已開發出最新工藝如厭氧氨氧化工藝，此工藝主要是在厭氧條件下，氨氮和亞硝酸鹽作用生成氮氣。所以開發出有效地亞硝化工藝，對后續反硝化以亞硝酸鹽為電子供體或者厭氧氨氧化工藝都具有重要的實際意義。

硝化過程包括兩個步驟：（1）氨氧化步驟，氨氮被氨硝化菌硝化為亞硝酸鹽；和（2）亞硝酸鹽硝化步驟，亞硝酸鹽被亞硝酸鹽硝化菌氧化為硝酸鹽。硝化過程的每一個步驟由不同種類的硝化菌群的生化作用實現。在污水處理工藝中，不同工藝結構或者不同運行條件下會馴化出不同種類的氨硝化菌及不同種類的亞硝酸硝化菌。根據進化論理論，每一類菌群，整體可以分為具有r－生長策略和具有K－生長策略的兩種類型。K-生長策略硝化菌是穩定環境的維護者，當環境條件發生變化時，其適應性和競爭性較差，所以其主要存在于低營養基質環境中。當在動態變化條件下或存在營養梯度條件下，硝化工藝應該會馴化出具有r－生長策略的硝化菌。r－生長策略的硝化菌具有反應速率快，處理能力高的特點。因此，如果采用合適的工藝馴化出具有r－生長策略的硝化菌，則將會有效地提高污水硝化效率，降低反應時間和反應器體積等，是有效地污水處理工藝。

序批式活性污泥法（SBR），是一種不同于傳統連續流活性污泥法的污水處理工藝。SBR是活性污泥法初創時期充排式反應器的一種改進模型。1914年英國的Ardern和Lockett首創活性污泥法時采用的就是間歇法。到80年代，SBR工藝開始得到大量開發與推廣應用。SBR工藝之所以日益受到重視是由于具有以下優點：工藝流程簡單，不設二沉池，無污泥回流；投資省，占地少，運行費用低；處理效率高；操作靈活多樣；耐沖擊負荷能力強等。同時，SBR工藝中存在營養梯度，有利于馴化出r－生長策略的微生物種群。而且，對于產生高氨氮廢水的來源，一般是間歇性運行的，所以SBR工藝是比較合適的工藝。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種廢水亞硝化預處理設備和方法，能夠高效去除廢水中的氨氮，實現出水氮元素以亞硝酸鹽為主，為后續反硝化或厭氧氨氧化等處理工藝提供優質進水。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種廢水亞硝化預處理設備，包括串聯的第一SBR反應器和第二SBR反應器，廢水流入所述第一SBR反應器，所述第一SBR反應器的出水流入所述第二SBR反應器，所述第一SBR反應器用于通過序批式缺氧好氧反應處理，通過反硝化去除廢水進水中的碳源，同時對進水中的部分氨氮進行短程硝化以生成亞硝酸鹽，而第二SBR反應器用于通過序批式缺氧好氧反應處理，對所述第一SBR反應器的出水中剩余的氨氮進行短程硝化以生成亞硝酸鹽。

進一步地：

包括將所述第二SBR反應器的部分出水回流到所述第一SBR反應器的回流系統。

所述第一SBR反應器和所述第二SBR反應器采用多級缺氧/好氧交替運行的反應模式，其中所述第一SBR反應器的第一反應階段為缺氧階段，所述第二SBR反應器的第一反應階段為好氧階段，所述第一SBR反應器和所述第二SBR反應器的最后反應階段均為好氧階段。

在本文中，多級缺氧/好氧交替是指缺氧階段和/或好氧階段出現兩次以上，并且時間上交替發生。