[發明專利]一種維持短程硝化/厭氧氨氧化一體化處理城市污水穩定運行的裝置與方法

有效

• 申請號: 201910449890.7
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110040851B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 彭永臻;鄧麗艷;李健偉;高銳濤;王茗
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;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

一種維持短程硝化/厭氧氨氧化一體化處理城市污水穩定運行的裝置與方法，屬于污水生物處理技術領域。短程硝化/厭氧氨氧化作為污水處理技術領域的研究熱點，如何維持穩定運行是其廣泛應用于城市污水處理廠的問題之一，本發明通過投加羥胺結合多級A/O運行的方式，抑制亞硝酸鹽氧化菌NOB的活性，從而快速啟動短程硝化，接種厭氧氨氧化絮體污泥后，投加絮凝劑三氯化鐵，促進顆粒污泥快速形成，使反應器穩定運行。本發明相比于傳統污水生物脫氮，具有低耗高效，反應裝置簡單，可操作性強，運行穩定等優點。

技術領域

本發明涉及一種維持短程硝化/厭氧氨氧化一體化處理城市污水穩定運行的裝置與方法，屬于污水生物處理技術領域，適用于低碳氮比城市污水高效脫氮。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高，對于生存環境質量的要求也越來越高，而水環境的狀況又與人們的日常生活息息相關，因此如何保護好水環境是永恒不變的問題。由于城市污水低碳氮比的特點，導致反硝化階段碳源不足，使脫氮困難，一般的城市污水處理廠通過投加外加碳源來解決這一問題，但是這不僅會大大增加污水處理廠的運行費用，更會使剩余污泥的產量增加，進一步帶來污泥處置的問題，顯然不是最佳的解決方案。

傳統的脫氮方式為硝化反硝化，即將進水中的氨氮完全氧化為硝態氮后再進行反硝化去除產生的硝態氮，其中曝氣過程中產生的能耗占污水處理廠運行費用的很大一部分，而且反硝化過程需要投加外加碳源也增加了運行的費用，這與可持續發展的理念相違背，因此研究出高效低耗的污水處理工藝是污水處理技術行業的主流趨勢。

目前，短程硝化/厭氧氨氧化技術因其獨特的優勢成為了行業的研究熱點。一般的硝化指將氨氮氧化為硝態氮，其中包括氨氮在氨氧化菌(AOB)的作用下被氧化為亞硝態氮，亞硝酸鹽氧化菌(NOB)繼而將亞硝態氮氧化為硝態氮，而短程硝化是指在一定的技術手段下，如：低氧曝氣、饑餓處理、實時控制、間歇曝氣等，來抑制亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，使反應停留在亞硝態氮的階段而不被繼續氧化，產生的亞硝態氮不論是直接進行反硝化還是作為厭氧氨氧化反應的底物都節省了曝氣能耗以及碳源。厭氧氨氧化作用主要是指厭氧氨氧化細菌在厭氧條件下以亞硝態氮為電子受體，以氨氮為電子供體，反應生成氮氣，而厭氧氨氧化細菌為自養細菌，以無機碳-二氧化碳或碳酸氫根離子為碳源，不需要消耗有機碳源，也無需曝氣，具有低能耗、低剩余污泥量、無需外加碳源等優點。

盡管短程硝化/厭氧氨氧化作用有著不可忽視的優勢，但目前僅在高氨氮廢水的處理中有著廣泛的應用，其應用于城市污水處理廠主流脫氮還面臨著許多問題，最突出的問題便是短程硝化很難維持穩定，一旦發生過曝氣很容易遭到破壞，而城市城市污水水質又波動較大，這對于污水處理廠的實際運行是一個很大的挑戰；另外污水生物處理反應器中微生物的種群較為豐富，厭氧氨氧化菌的豐度和活性很容易受到NOB和反硝化細菌的影響，研究表明在低氨氮、低亞硝態氮濃度的情況下，NOB對亞硝酸鹽具有更高的親和力，所以，應用厭氧氨氧化工藝時，必須在主流條件下盡可能降低NOB活性，這是確保厭氧氨氧化過程正常進行的基礎并直接關系到其處理效果，而且由于厭氧氨氧化菌為自養菌，污水中含有的COD有助于異養反硝化菌的生長并對厭氧氨氧化過程形成抑制，只有當COD被消耗至較低水平時厭氧氨氧化過程才有可能占主導；溫度也是影響厭氧氨氧化菌活性的重要因素，研究表明，35℃是厭氧氨氧化菌生物代謝最快，并且世代周期最短的最適溫度，然而，大多數實際城市污水的水溫較低，尤其是我國北方地區，廢水溫度常低于10℃，這也是厭氧氨氧化推廣應用的一大瓶頸；最后如何最大限度的持留厭氧氨氧化菌也是我們需要解決的問題。

發明內容

針對短程硝化/厭氧氨氧化技術穩定應用于城市污水處理廠存在的問題，本發明通過投加抑制劑羥胺結合多級A/O的運行方式以及投加絮凝劑三氯化鐵，旨在快速啟動一體化短程硝化/厭氧氨氧化反應器，并維持其穩定運行，具體通過以下技術方案來實現：