[發明專利]投加羥胺結合低污泥齡控制快速實現部分短程硝化/厭氧氨氧化一體化的裝置和方法

在審

• 申請號: 202110292167.X
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113087134A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 彭永臻;張依農
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/30;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

投加羥胺結合低污泥齡控制快速實現部分短程硝化/厭氧氨氧化一體化的裝置和方法，屬于污水生物處理領域。裝置包括原水水箱、羥胺溶液水箱、一個序批式SBR反應器、曝氣機，蠕動泵等。由于短程硝化僅通過工藝參數的控制難以快速啟動并維持，而羥胺作為硝化過程的中間產物，可以作為氨氧化菌的底物，同時羥胺也是亞硝酸鹽氧化菌NOB的抑制劑，通過降低NOB細胞產率并結合低污泥齡可以將NOB淘洗，從而實現短程硝化的快速、穩定啟動。本專利采用投加羥胺結合低污泥齡控制以快速實現短程硝化，再通過控制曝氣時間實現部分短程硝化，最后加入富集有厭氧氨氧化菌的生物填料，實現部分短程硝化/厭氧氨氧化一體化工藝。

技術領域

本發明相關的投加羥胺結合低污泥齡快速實現部分短程硝化/厭氧氨氧化一體化處理低碳氮比城市污水的裝置和方法，屬于污水生物處理領域，尤其適用于C/N較低的城市生活污水脫氮

背景技術

隨著人口的持續增長和人們生活水平的不斷提高，生活污水人均排放量持續增加，加之洗滌劑的普遍使用，城市污水中氮磷含量較高，排入水體后使受納水體中氮、磷含量增加，進而會導致水體富營養化，破壞水體環境，影響供水水質。從生物脫氮的機理來說，在常規生物脫氮過程中，通過在好氧條件下硝化細菌將NH₄⁺-N轉化為NO₃^--N和NO₂^--N，然后異養反硝化菌在缺氧條件下以碳源為電子供體還原硝態氮和亞硝態氮為氮氣，整個過程需要大量的曝氣能耗，同時由于城市生活污水水量大，C/N低，反硝化過程需要大量的外加碳源，處理成本較高。

從污水處理實用性角度來看，活性污泥法是目前應用最廣泛的污水生物處理技術，具有運行管理方便、出水水質良好等優點。傳統微生物脫氮技術包括微生物的硝化作用和反硝化作用，硝化作用指在好氧環境下氨氮在自養型硝化菌AOB與NOB的作用下被氧化成亞硝態氮和硝態氮；反硝化作用是指在缺氧環境下氧化態氮被異養型反硝化菌還原為氮氣的過程。厭氧氨氧化技術是當前污水處理領域的熱點技術，亞硝態氮在缺氧條件下被厭氧氨氧化菌以氨氮為電子供體還原為氮氣，不會產生溫室氣體N₂O，這個過程屬于自養脫氮過程，無需外加有機碳源，從而能夠實現污泥減量且過程中大大減少了曝氣能耗，理論上可以節省約63％的曝氣量和100％的碳源。而當前厭氧氨氧化技術所遇到的兩個最大瓶頸，其一是NO₂^--N的穩定來源；其二是缺乏在厭氧氨氧化過程之前的碳分離手段。如何淘洗亞硝酸鹽氧化菌NOB，富集氨氮氧化菌AOB，從而實現亞硝酸鹽的穩定積累成為許多研究學者的研究方向，目前已探索出很多有效的實現方法。

1溫度：研究表明，在適宜的溫度范圍內，隨著溫度的升高，能夠加快AOB的生長速率，并擴大AOB和NOB生長速率的差距，同時，通過控制污泥齡在AOB和NOB的生長周期之間，由此實現NOB的淘洗。

2、溶解氧濃度DO：AOB和NOB均為好氧菌，但二者的氧飽和系數不同，AOB的氧飽和系數為0.2—0.4mg/L，NOB的氧飽和系數為1.2—1.5mg/L。氧飽和系數代表細菌對溶解氧的親和力，所以在D00.5mg/L時，可以實現AOB的菌群富集，實現亞硝酸鹽的積累。

3、游離氨FN和游離亞硝酸FNA預處理：NOB比AOB對FN和FNA的抑制更加敏感，可以利用這種抑制的差異實現短程硝化。

目前這些方法具有一定的局限性：(1)對千較大水量的城市污水通過高溫實現短程比較耗能；(2)如果控制低DO會降低硝化速率，而且活性污泥易發生污泥膨脹，另外難以快速如10天內實現曝氣段末亞硝積累率高于75％；(3)有研究表明，FN和FNA預處理的抑制作用具有適應性，且在處理城市污水過程中難以實施。