[發(fā)明專利]甲酸抑制型半短程硝化耦合硫基自養(yǎng)脫氮工藝裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210009970.2
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114314838A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 厲巍;嚴(yán)新杰;王繼鵬;劉沁雅;陸青青;姚金池;劉勇弟
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/34;C02F3/28;C02F3/10;C02F3/12;C02F101/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種甲酸抑制型半短程硝化耦合硫基自養(yǎng)脫氮工藝裝置與方法，屬污水生物處理領(lǐng)域。裝置包括第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器和污泥處理裝置。污水進入第一反應(yīng)器進行半量短程硝化反應(yīng)，通過污泥處理裝置利用甲酸處理來控制出水亞硝態(tài)氮(NO₂^??N)和氨氮(NH₄⁺?N)的質(zhì)量濃度比為1.0～1.32，第一反應(yīng)器出水進入調(diào)節(jié)池后進入第二反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)厭氧氨氧化菌和硫自養(yǎng)反硝化菌的協(xié)同反應(yīng)，最終達(dá)到深度脫氮的效果。本發(fā)明通過充分利用甲酸對短程硝化工藝強化作用，耦合各類微生物間的協(xié)同作用，提高了脫氮效率，實現(xiàn)了高效節(jié)能的污水完全深度脫氮過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種甲酸抑制型半短程硝化耦合硫基自養(yǎng)脫氮工藝裝置與方法，適用于低C/N比的工農(nóng)業(yè)及生活污水深度脫氮。

背景技術(shù)

生態(tài)系統(tǒng)中氮素的相對穩(wěn)定依賴于自然界中的氮循環(huán)過程。而人類活動會破壞原有的氮平衡狀態(tài)，其中水生生態(tài)環(huán)境的氮素污染源主要來自工農(nóng)業(yè)及生活污水的無節(jié)制排放。污水中的氮素若不經(jīng)過針對性的處理，直接排放則容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，最終水質(zhì)惡化，從而嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境甚至對人類自身健康造成威脅。當(dāng)前絕大多數(shù)污水處理廠采用的廢水生物脫氮工藝依然是基于硝化-反硝化原理開發(fā)，但傳統(tǒng)的硝化-反硝化廢水生物脫氮工藝存在能耗高、脫氮效率低等瓶頸。為實現(xiàn)廢水處理的可持續(xù)發(fā)展，可采用低碳且高效的厭氧氨氧化工藝加以解決，而厭氧氨氧化反應(yīng)在代謝氨氮和亞硝態(tài)氮的同時，不可避免會將11％的氮素轉(zhuǎn)為硝態(tài)氮，對出水總氮的達(dá)標(biāo)造成威脅。因此厭氧氨氧化工藝下游與反硝化工藝相組合是普遍選擇。硫自養(yǎng)反硝化因其經(jīng)濟性和高效性受到了廣泛關(guān)注，它是以單質(zhì)硫作為電子供體，硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮作為電子受體，可以解決厭氧氨氧化出水硝酸鹽問題。基于空間節(jié)省的考慮，相關(guān)研究開始關(guān)注于厭氧氨氧化耦合硫自養(yǎng)反硝化于同一反應(yīng)器中實現(xiàn)厭氧氨氧化和硫自養(yǎng)反硝化之間的基質(zhì)互給，即厭氧氨氧化為硫自養(yǎng)反硝化提供硝酸鹽氮，而硫自養(yǎng)反硝化進行短程反硝化為厭氧氨氧化提供亞硝酸鹽氮。

由于厭氧氨氧化菌以氨氮和亞硝氮為基質(zhì)，但常規(guī)污水中一般富含氨氮而缺乏亞硝氮，因此短程硝化工藝被視作最理想的厭氧氨氧化前置工藝。短程硝化是指將傳統(tǒng)的硝化過程(氨氮在好氧條件下被氨氧化細(xì)菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)依次氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽)控制在氨氧化階段，即AOB將氨氮氧化成亞硝氮。目前實現(xiàn)短程硝化采用的方法大多為控制溶解氧(DO)和pH等參數(shù)，但短程硝化工藝性能并不穩(wěn)定，影響短程硝化的推廣應(yīng)用。近年來，可通過利用如羥胺等抑制劑實現(xiàn)短程硝化的方法吸引了廣泛關(guān)注。

硫自養(yǎng)反硝化可以采用多種電子供體，其中單質(zhì)硫作為電子供體在自養(yǎng)反硝化過程中不僅對厭氧氨氧化菌無毒害和抑制作用，還可作厭氧氨氧化生物膜載體。且兩類菌均是以CO₂為碳源的化能自養(yǎng)微生物，因此兩類菌代謝途徑的互補性和增殖速率的一致性，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的共存關(guān)系，兩類菌可協(xié)同去除體系中的氮素，提高總氮的去除率，從而改善出水水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的是一種甲酸抑制型半短程硝化耦合硫基自養(yǎng)脫氮工藝裝置與方法，目的是提出了甲酸作為NOB選擇性抑制劑，通過向污泥處理裝置中投加甲酸以快速實現(xiàn)穩(wěn)定的半量短程硝化，從而滿足厭氧氨氧化耦合硫自養(yǎng)反硝化完全脫氮工藝的進水要求，本發(fā)明在實現(xiàn)低能耗、無碳源生物脫氮的同時，提高了出水水質(zhì)。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：