[發明專利]梯度控制溶解氧實現推流式一體化短程硝化/厭氧氨氧化處理城市生活污水的裝置和方法

在審

• 申請號: 201810673897.2
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108840433A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 彭永臻;高海鯨;靳鵬飛;吳蕾
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/28;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

梯度控制溶解氧實現推流式一體化短程硝化/厭氧氨氧化處理城市生活污水的裝置和方法，屬于污水生物處理領域。厭氧發酵UASB反應器將生活污水中的部分有機物轉化為甲烷去除；而后其出水進入到推流式一體化短程硝化/厭氧氨氧化生物膜反應器，且通過梯度控制溶解氧的方式實現污水中氮素的高效去除。本發明利用生物膜來有效持留反應器中的微生物，抗沖擊負荷強，并且減少剩余污泥的產生；而短程硝化厭氧氨氧化一體化的工藝形式，有利于AOB與NOB競爭溶解氧，抑制NOB的生長，有效地將硝化反應控制在亞硝階段；本系統操作簡單，自控能力高；在推流式反應器中曝氣量隨水流推動逐漸減少，有效利用能源，實現城市生活污水經短程硝化厭氧氨氧化一體化高效脫氮。

技術領域

本發明涉及一種梯度控制溶解氧利用短程硝化/厭氧氨氧化固定生物膜去除污水中氮素，屬于污水生物處理領域，是一種生活污水脫氮除碳的高效處理方法。

背景技術:

隨著城市化的發展，城市生活污水量不斷加大；由于我國水體富營養化現象嚴重，因此污水排放標準越來越嚴格。城市生活污水存在C/N低問題，應用傳統污水脫氮方式，反硝化階段需外加碳源來實現污水中氮素的去除，且傳統硝化階段曝氣能耗大，污水廠運行費用高。

生物膜技術近年來在污水處理中應用很廣，在污水中設置填料，有利于生物在上面附著生長，比表面積大，負荷量高，并且生物膜法對比活性污泥法，具有更好的沉降效果；通過生物膜技術持留微生物，微生物生長周期長，且剩余污泥產量少。采用固定生物膜的方法，保證污水與微生物充分混合均勻，增加接觸面積。

厭氧氨氧化工藝以其顯著的優勢——能節省100％的有機物，曝氣能耗降低60％，剩余污泥產量降低90％以上，是近幾年研究最熱的污水處理工藝。厭氧氨氧化工藝的發現為污水處理帶來了新的思路，厭氧氨氧化菌具有特殊的細胞結構，其細胞內50％以上的體積被厭氧氨氧化體占據，厭氧氨氧化體是降解污水中氮素的主要場所。已有的厭氧氨氧化工藝應用大多是用于高氨氮廢水，因為高氨氮能有效抑制亞硝酸鹽氧化菌的生長，促進短程硝化反應的實現，但厭氧氨氧化反應在城市生活污水中的應用正處于研究階段。厭氧氨氧化工藝以其顯著的優勢——能節省100％的有機物，曝氣能耗降低60％，剩余污泥產量降低90％以上，是近幾年研究最熱的污水處理工藝。

發明內容：

本發明針對城市生活污水處理提出了一種梯度控制溶解氧實現推流式一體化短程硝化/厭氧氨氧化高效處理城市生活污水的裝置和方法，利用生物膜來有效持留反應器中的微生物，抗沖擊負荷強，并且減少剩余污泥的產生；而短程硝化厭氧氨氧化一體化的工藝形式，對比分段式短程硝化、厭氧氨氧化，反應器中氨氮濃度高，有利于AOB與NOB競爭溶解氧，抑制NOB的生長，有效地將硝化反應控制在亞硝階段；本系統反應器采用升流式UASB反應器組合推流式反應器，操作簡單，自控能力高；在推流式反應器中曝氣量隨水流推動逐漸減少，有效利用能源，良好實現城市生活污水經短程硝化厭氧氨氧化一體化高效脫氮。

本發明系統主體反應器為厭氧發酵UASB反應器(2)和推流式短程硝化厭氧氨氧化一體化反應器(4)，污水中的有機物在厭氧發酵UASB反應器中被部分轉化去除，進行發酵產氫產甲烷；其出水進入到短程硝化厭氧氨氧化一體化反應器(4)中，污水中有機物對厭氧氨氧化菌的影響減小，附著于填料外層的AOB發揮作用，在氧氣充足條件下快速將污水中部分NH₄⁺-N氧化為NO₂^--N，厭氧氨氧化菌利用底物——NH₄⁺-N和NO₂^--N發生反應，生成N₂，從水中溢出，將氮素去除，同時反應生成少量NO₃^--N。