[發明專利]一種利用同步短程硝化反硝化-厭氧氨氧化耦合驅動實現高效脫氮的方法

在審

• 申請號: 202010224332.3
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111410310A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 戴曉虎;宮徽;王順煜;薛勇剛;顧國維
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明一種利用同步短程硝化反硝化?厭氧氨氧化耦合驅動實現高效脫氮的方法，涉及生物脫氮技術，屬于水處理技術領域。第一段同步短程硝化反硝化段包括兩步反應，在同一反應器中(A池)實現，第一步是反硝化段反應，熱水解污泥消化液進入A池先通過缺氧攪拌去除部分氮和有機物，提升整體工藝氮去除負荷。第一段的第二步是短程硝化反應，通過低氧曝氣主要是將氨氮氧化為亞硝氮，使得出水中氨氮和亞硝氮比例接近1:1.32。第二段厭氧氨氧化段在第二個反應器(B池)中實現脫氮過程，第一段出水進入B池，通過厭氧攪拌厭氧氨氧化作用將氨氮和亞硝氮以1：1.32的比例同步去除，氮去除率高于90％，實現了高效的脫氮功能。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域。

背景技術

隨著我國城市化進程的不斷加快，污水處理技術也在飛快發展，污泥作為污水處理的副產物，產量也在急劇上漲。污泥的處理與處置將消耗大量的人力、物力和財力，有統計顯示，污泥的處理費用約占污水處理廠運營成本的25％～65％。因此，如何安全、高效、低成本地處理和處置這些污泥受到廣泛關注，也是必須解決的問題。厭氧消化技術作為一種較成熟的污泥處理工藝，在實現污泥減量化、穩定化、無害化的同時，可極大地提高污泥資源化效率。污泥厭氧消化包括水解、酸化、產氫產乙酸和產甲烷四個階段，其中，污泥絮體和細胞內的大分子有機物的水解過程是污泥厭氧消化的限速步驟，制約傳統污泥厭氧消化的性能和能力。污泥的預處理技術可以促使污泥絮體解體和細胞破壁，從而釋放大量可溶性有機物，提高污泥的生物可降解性及厭氧產氣能力。在眾多預處理手段中，熱水解預處理技術不僅能打破常規厭氧消化的水解限速，提高污泥的水解效率和有機物降解率，增加沼氣產量，縮短厭氧消化的停留時間，提高消化池處理能力，而且可使消化后的污泥易于脫水，減小污泥體積，節省占地面積和土建工程投資。但是該技術產生的熱水解污泥消化液具有高氨氮濃度、高COD和高SS等特性，對我們后續的處理造成了巨大的阻礙。

目前，針對污泥消化液的處理，國內外主要使用的傳統生物脫氮工藝有：硝化-反硝化工藝、短程硝化-反硝化工藝和同步硝化反硝化等工藝。但傳統的生物脫氮技術存在曝氣能耗大、碳源不足、堿度消耗量大、流程復雜、耐氨氮沖擊負荷差等局限性。厭氧氨氧化(Anammox)生物脫氮技術相較于傳統生物脫氮技術占地面積小、氮負荷高，且能節約62.5％的氧氣，50％的堿度和100％的碳源。由于在經濟方面的獨特優勢，成為近年來國內外研究的熱點，是未來污水生物脫氮技術發展的主流。但厭氧氨氧化菌倍增時間長、啟動時間長且易受多種不利因素影響導致活性下降，仍是目前制約該技術廣泛應用的主要問題。針對厭氧氨氧化菌敏感的特性(對pH值、溶解氧和溫度等均較為敏感)以及高COD與高氨氮對其具有抑制作用，因此對于開發Anammox工藝和其他廢水處理技術的耦合技術，實現同步脫氮和去除有機物功能的研究仍是目前亟待解決的問題。

近年來，兩段式短程硝化-厭氧氨氧化(PN-Anammox)新型脫氮技術作為一種經濟、高效、環保的技術，在脫氮處理中得到了廣泛的關注，該工藝為分段式，通過第一段的短程硝化反應將氨氮氧化為亞硝氮，為第二段厭氧氨氧化段提供氨氮：亞硝氮為1：1.32的進水。第二段為厭氧氨氧段，也是整個工藝的主體工藝，利用厭氧氨氧化菌的脫氮能力成比例同步去除短程硝化段出水中的氨氮和亞硝氮，從而達到高效脫氮的目的。

發明內容

本發明涉及一種同步短程硝化反硝化-厭氧氨氧化(SPND/A，SimultaneousPartial Nitritation and Denitrification/Anammox)耦合驅動脫氮工藝，采用生物相空間分離方法，通過空間異位差異化功能微生物培養，在分段式反應器內依次構建“亞硝酸鹽型同步亞硝化反硝化——厭氧氨氧化”的階梯式反應體系，實現同步短程硝化反硝化-厭氧氨氧化耦合驅動的異位同步脫氮除碳作用。通過第一段反硝化短程硝化作用，脫除部分氮和有機物，提高整體工藝的氮負荷，減少有機物對后續厭氧氨氧化段的抑制毒害影響，適用于高氨氮高COD的熱水解污泥消化液。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案：