[發明專利]FNA強化污泥發酵及實現污水短程脫氮除磷的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810203310.1
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108217950B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 彭永臻;王增花;王博;宮小斐;喬昕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F11/02;C02F101/16;C02F101/10
• 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

FNA強化污泥發酵及實現污水短程脫氮除磷的裝置與方法，屬于污水污泥處理領域。該裝置包括：原水箱、SBR反應器、中間水箱、UASB反應器、污泥處理反應器、污泥發酵罐。該方法將游離亞硝酸(FNA)抑制亞硝酸鹽氧化菌實現短程硝化與作為污泥發酵預處理步驟促進水解酸化兩者相結合，短程硝化反應器排泥經FNA處理后一部分返回，另一部分進入污泥發酵罐。SBR反應器先缺氧反硝化去除上周期多余亞硝，再厭氧釋磷，好氧吸磷并發生部分短程硝化，出水同污泥發酵液一起進入UASB，部分氨氮與亞硝通過厭氧氨氧化菌自養脫氮，剩余亞硝和產生的硝態氮利用污泥發酵液中有機物反硝化去除。本發明利用FNA促進內碳源開發并實現城市污水脫氮除磷，且污泥減量，降低污水處理能耗。

技術領域

本發明涉及一種FNA強化污泥發酵及實現污水短程脫氮除磷的裝置與方法，屬于污水生物處理技術領域。該發明創新性的將游離亞硝酸(FNA)抑制亞硝酸鹽氧化菌實現短程硝化與作為污泥發酵預處理步驟促進水解酸化兩者相結合，在實現短程硝化生物脫氮除磷的同時強化污泥內碳源開發，為城市生活污水污泥的處理處置提供了一條新思路。

背景技術

目前我國城市污水處理廠大都采用傳統硝化反硝化生物脫氮工藝實現污水中氮的達標排放。傳統生物脫氮工藝中氨氧化菌(AOB)以氧作為電子受體，將NH₄⁺氧化為NO₂^-，隨后亞硝酸鹽氧化菌(NOB)以氧作為電子受體，將NO₂^-氧化為NO₃^-，最后反硝化菌以有機物作為電子供體，將NO₃^-還原為N₂，最終達到將氮從污水脫除的目的。厭氧氨氧化菌的發現使污水自養脫氮成為可能，厭氧氨氧化菌利用NO₂^-作為電子受體氧化NH₄⁺生成N₂，該過程以無機碳作為碳源，不需要有機物作為碳源，從而達到自養生物脫氮的目的。而厭氧氨氧化生物技術應用于城市污水脫氮處理的關鍵就是底物NO₂^-的穩定獲取。

短程硝化技術是氨氧化細菌將NH₄⁺氧化為NO₂^-，可為厭氧氨氧化提供底物NO₂^-。目前穩定實現城市污水短程硝化的技術比較少，因此穩定實現城市污水短程硝化是限制城市污水厭氧氨氧化自養脫氮的瓶頸。近期研究發現缺氧條件下游離亞硝酸(FNA)對NOB的抑制作用大于對AOB的抑制，有利于實現短程硝化。

基于活性污泥法的生物脫氮工藝已廣泛應用于城市污水處理領域，但污水中大量的有機物質轉移到污泥中導致污泥產量增加，加重污水處理廠的投資和運行負擔。此外，城市污水低碳氮比的特點導致其生物脫氮過程中必需投加外碳源，這就造成污水處理廠的運行費用大大增加。因此，實現剩余污泥的減量化和資源化以及開發污泥內碳源，已成為城市污水處理的難點和重點。污泥發酵可以實現污泥中有機質轉化為揮發性脂肪酸(VFAs)，而后作為生物脫氮過程中微生物可利用的優勢碳源。然而，污泥解體通常被認為是剩余污泥發酵過程中的限速步驟。污泥發酵一般借助熱解，物理(超聲)，電和化學的污泥預處理技術使得微生物細胞破壁。但是，上述技術存在能耗大(高溫或高壓)，需要大量化學物質(氯，臭氧和堿度等)和污染環境等問題。因此，尋找一種污泥預處理技術來提高生物可降解性尤為重要。相關文獻采用FNA對剩余污泥進行預處理，因剩余污泥中的微生物被滅活而促進污泥解體，改善剩余污泥發酵特性。

發明內容