[發(fā)明專利]城市污水處理廠主流與側(cè)流區(qū)生物膜循環(huán)交替實(shí)現(xiàn)部分厭氧氨氧化深度脫氮除磷系統(tǒng)與方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011197355.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN112456643A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭永臻;李健偉;劉瑾瑾;張亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/30
• 分類號(hào): C02F3/30;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明提供城市污水處理廠主流與側(cè)流區(qū)生物膜循環(huán)交替實(shí)現(xiàn)部分厭氧氨氧化深度脫氮除磷系統(tǒng)與方法。系統(tǒng)包括主流區(qū)(a)、深度處理區(qū)(b)和側(cè)流區(qū)(c)三個(gè)主要組成單元，通過(guò)生物膜的循環(huán)交替來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)深度脫氮除磷。在主流區(qū)(a)中，厭/缺氧區(qū)主要功能是進(jìn)行異養(yǎng)反硝化脫氮、短程反硝化/厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮，好氧區(qū)主要功能是去除有機(jī)物、好氧吸磷、完成硝化反應(yīng)；在深度處理區(qū)(b)中的反硝化流化床(8)內(nèi)，針對(duì)主流區(qū)出水和原水的混合液進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)異養(yǎng)反硝化、短程反硝化/厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮；側(cè)流區(qū)(c)中的高氨氮厭氧氨氧化脫氮區(qū)(7)基于生物膜富集厭氧氨氧化菌，實(shí)現(xiàn)側(cè)流高氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活性污泥法與生物膜法污水處理技術(shù)領(lǐng)域，適用于新建污水廠及已建成污水廠的提標(biāo)改造、市政污水和工業(yè)廢水的處理等污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

城市污水達(dá)標(biāo)排放是近年來(lái)關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是氮素的去除。目前，較多污水處理廠仍然面臨總氮不能達(dá)標(biāo)排放的現(xiàn)狀或風(fēng)險(xiǎn)。究其原因，大部分收集至市政污水處理廠的廢水碳氮比相對(duì)較低，限制了傳統(tǒng)硝化反硝化工藝的脫氮負(fù)荷。為滿足日益嚴(yán)格的排放要求，外加碳源的方式被廣泛用來(lái)強(qiáng)化脫氮，但投加碳源費(fèi)用相當(dāng)高并且需要增加后置保障單元去除殘余的有機(jī)物。另一方面，完成硝化需要大量的曝氣，占據(jù)整個(gè)污水處理廠運(yùn)行的高比例的運(yùn)行能耗。因此，尋求低耗高效穩(wěn)定的脫氮新技術(shù)新工藝成為水處理行業(yè)的亟需目標(biāo)。

厭氧氨氧化(Anammox)技術(shù)被認(rèn)為是城市污水生物脫氮中最有應(yīng)用前景的替代方案。厭氧氨氧化技術(shù)不依賴有機(jī)碳源，具備克服低碳氮比的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。針對(duì)高氨氮廢水處理，無(wú)論一體化還是兩段式的短程硝化/厭氧氨氧化工藝均表現(xiàn)出良好的脫氮效果。換句話說(shuō)，基于厭氧氨氧化的工藝對(duì)適溫條件下高氮素廢水提供了較為可靠的處理方法。至今，全世界已興建了100多項(xiàng)厭氧氨氧化高氨氮污水處理工程。

“主流厭氧氨氧化”(Mainstream Anammox)技術(shù)處理含氮體量更大的低氨氮廢水(市政污水)，若實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定應(yīng)用將具有革命性的工程意義。一般來(lái)講，城市污水主流厭氧氨氧化工藝需要有機(jī)物和氮素的分離去除。有機(jī)物首先通過(guò)高效活性污泥法等去除或捕獲回收利用，之后剩余含氮廢水主要通過(guò)短程硝化/厭氧氨氧化途徑達(dá)到氮素的去除，這在理論上將顯著減少氧氣消耗并實(shí)質(zhì)增加沼氣產(chǎn)量。目前，盡管越來(lái)越多的試驗(yàn)證據(jù)支撐城市污水厭氧氨氧化技術(shù)的可行性，但是其工藝直接處理實(shí)際城市污水的瓶頸問(wèn)題還尚需突破，包括亞硝酸鹽氧化菌生長(zhǎng)的難以控制、厭氧氨氧化菌不穩(wěn)定持留、低溫的抑制效應(yīng)等。

突破主流城市污水部分厭氧氨氧化具有現(xiàn)實(shí)的工程意義。相對(duì)主流厭氧氨氧化技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市污水完全的自養(yǎng)脫氮，如果厭氧氨氧化去除總氮的比例較低時(shí)，宜稱為主流部分厭氧氨氧化(Partial Anammox)。近年來(lái)，隨著短程反硝化為厭氧氨氧化菌提供亞硝態(tài)氮強(qiáng)化脫氮探究的不斷深入，給解決這些問(wèn)題帶來(lái)了新進(jìn)展。主流污水短程反硝化推動(dòng)的厭氧氨氧化技術(shù)原理已在中國(guó)西安第四污水處理廠(一期)工程中獲得驗(yàn)證，實(shí)質(zhì)性推進(jìn)了部分厭氧氨氧化在城市污水處理的應(yīng)用。其在單一反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行著厭氧氨氧化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，并且厭氧氨氧化反應(yīng)的電子供體來(lái)自于反硝化過(guò)程產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮，繞行短程硝化/厭氧氨氧化工藝處理城市污水過(guò)程中亞硝酸鹽氧化菌難以控制的瓶頸問(wèn)題，有效地解決厭氧氨氧化過(guò)程亞硝態(tài)氮難以穩(wěn)定獲取的難題，相比傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝出水總氮濃度顯著降低。該技術(shù)發(fā)展受國(guó)際水處理領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，具有現(xiàn)實(shí)的研究意義與工程應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容