[發(fā)明專利]半硝化-反硝化厭氧氨氧化處理低碳氮比城市污水的裝置與方法

有效

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• 申請日: 2014-10-12
• 公開（公告）號: CN104310585A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭永臻;杜睿;操沈彬;王淑瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 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: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低能耗處理低碳氮比城市污水的裝置與方法，屬于污水生物處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體是將城市生活污水進(jìn)入半硝化反應(yīng)器，通過好氧曝氣使原水中部分氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，出水進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)，反硝化菌利用外加有機碳源將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，為厭氧氨氧化菌提供電子受體，積累的亞硝酸鹽再與原水中未被氧化的氨氮通過厭氧氨氧化作用生成氮氣，從而得到去除，穩(wěn)定實現(xiàn)城市生活污水高效、低能耗脫氮。

背景技術(shù)

隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高,城市污水排放量日益增大,且污水成分日趨復(fù)雜，由水體氮、磷污染引起的富營養(yǎng)化等問題嚴(yán)重影水體環(huán)境，危害動植物和人體健康。因此，污水排放標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格是各國的普遍發(fā)展趨勢,以控制富營養(yǎng)化為目的的氮、磷脫除已成為污水處理的重要的奮斗目標(biāo)，迫切需要適應(yīng)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的污水處理技術(shù)，研究和開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的除磷脫氮工藝已成為當(dāng)前城市污水處理技術(shù)研究的熱點。

傳統(tǒng)廢水處理的氨氮脫除一般是通過硝化和反硝化過程實現(xiàn),但這一過程需要大量曝氣、額外投加有機碳源和堿度,投資和運行費用較高。厭氧氨氧化工藝是上世紀(jì)90年代由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)提出的一種新型高效生物脫氮技術(shù)。該工藝是指在厭氧或缺氧條件下，厭氧氨氧化細(xì)菌以亞硝酸鹽作為電子受體，直接將氨氮氧化為氮氣的過程。與傳統(tǒng)工藝相比,厭氧氨氧化工藝無需供氧，無需添加有機碳源，無需外加酸堿中和試劑，同時由于厭氧氨氧化菌世代時間長，可以減少污泥產(chǎn)量，是一種經(jīng)濟(jì)有效的生物脫氮途徑。實際工程中，往往需要短程硝化工藝作為前處理工藝為厭氧氨氧化提供反應(yīng)基質(zhì)亞硝酸鹽。短程硝化過程是將氨氮氧化控制在亞硝化階段，不進(jìn)行亞硝酸鹽至硝酸鹽的轉(zhuǎn)化，實際中往往通過控制高溫、溶解氧及高氨氮等方法實現(xiàn)短程硝化亞硝酸鹽積累。但到目前為止，經(jīng)亞硝酸鹽途徑在實際工程中實現(xiàn)生物脫氮的成功應(yīng)用并不多見。其主要原因是影響亞硝酸鹽積累的控制因素比較復(fù)雜，并且硝化菌(NOB)能夠迅速地將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，會造成已經(jīng)實現(xiàn)的短程硝化脫氮工藝又恢復(fù)為全程硝化過程，導(dǎo)致出水中含有過量硝酸鹽，影響脫氮效果。

另一方面，控制反硝化過程碳氮比及反應(yīng)時間等因素可以實現(xiàn)亞硝酸鹽積累，從而為厭氧氨氧化反應(yīng)提供基質(zhì)。將反硝化過程中亞硝酸鹽積累與厭氧氨氧化工藝相結(jié)合，可以解決亞硝酸鹽積累不穩(wěn)定的問題，同時可以進(jìn)一步還原厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的硝酸鹽，因此，能夠大大提高污水生物脫氮效率，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種通過半硝化-反硝化厭氧氨氧化處理低碳氮比城市生活污水的裝置和方法，具體是城市生活污水首先進(jìn)入半硝化反應(yīng)器，將其中一部分氨氮在好氧曝氣階段氧化為硝酸鹽，半硝化反應(yīng)器出水再進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器，利用接種的一類具有不完全反硝化特性的反硝化菌通過外加有機碳源將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，積累的亞硝酸鹽氮與原污水中未被氧化的氨氮通過厭氧氨氧化作用同時被去除，實現(xiàn)低碳氮比城市污水的高效、低能耗脫氮。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

半硝化-反硝化厭氧氨氧化處理低碳氮比城市生活污水的裝置，其特征在于，包括原水箱1、半硝化反應(yīng)器2、中間水箱3、反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器4、外加碳源儲備箱5；

原水箱1通過第一蠕動泵2.1與半硝化反應(yīng)器2進(jìn)水口相連；半硝化反應(yīng)器出水排入中間水箱3；中間水箱通過第二蠕動泵4.1與反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器4進(jìn)水口相連；外加碳源儲備箱5通過碳源投加蠕動泵5.1與反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器碳源投加口相連；

所述的半硝化反應(yīng)器2設(shè)有第一攪拌裝置2.2和出水口2.3，反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣頭2.4，空氣泵2.5通過氣體流量計2.6與曝氣頭相連；

所述的反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器為密閉式，設(shè)有第二攪拌裝置4.2和溫度控制裝置4.3。

半硝化-反硝化厭氧氨氧化處理低碳氮比城市生活污水的方法，其特征在于，包括以下過程：

接種城市污水廠剩余污泥于半硝化反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為2000～4000mg/L；將厭氧氨氧化污泥和具有不完全反硝化特性的反硝化污泥按體積比為2:1～4:1混合后的污泥接種到反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器，控制接種后污泥濃度為1400～4000mg/L；其中，接種的具有不完全反硝化特性的反硝化污泥的亞硝酸鹽積累率達(dá)到70％～100％，接種的厭氧氨氧化污泥總氮去除率大于70％；