[發(fā)明專利]一種基于VBBR以含氮有機廢水為碳源的城市污水深度脫氮工藝

在審

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• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115403145A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永明;陳浮;閻寧;李默;孫偉華;陳曉鋒;陳松筠;諸曉慧;馬悅;張海雲(yún)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/38
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 姚鴻俊

本發(fā)明涉及一種基于VBBR以含氮有機廢水為碳源的城市生活污水深度脫氮工藝，該工藝包括以下步驟：污泥馴化：將污泥裝填至VBBR中，利用城市生活污水對污泥進行馴化；污泥加速馴化：向城市生活污水中添加有機碳源，隨后逐步減少有機碳源的加入量，同時逐步增加含氮有機廢水的加入量，直至完全停止添加有機碳源；城市污水深度脫氮：僅添加含氮有機廢水作為碳源，基于VBBR實現(xiàn)城市生活污水的深度脫氮。與現(xiàn)有的傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，本發(fā)明以含氮有機廢水作為電子供體用于反硝化，在滿足國家的排放標準的前提下，實現(xiàn)污水的深度脫氮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于VBBR以含氮有機廢水為碳源的城市污水深度脫氮工藝。

背景技術(shù)

我國每年工業(yè)生產(chǎn)過程中所排放的廢水中大多數(shù)廢水是含有難降解有機化合物的廢水。然而，也有不少工業(yè)廢水具有良好的可生化性，如食品加工以及啤酒生產(chǎn)等行業(yè)，這些廢水通常含有大量的易降解有機物。在處理這些廢水時，人們往往采用厭氧加好氧的生物處理工藝，這種處理工藝是一種相對低成本的方法，但無論采用何種處理方法，都需要消耗較大的能量。近年來，人們改變了傳統(tǒng)的思維，將一些高濃度，且可生化性較好的廢水作為資源。例如，將食品加工過程中的廢水或廢棄物作為外源電子供體，以促進城鎮(zhèn)污水處理廠的反硝化反應(yīng)，以提高城鎮(zhèn)生活污水總氮的去除率。據(jù)報導(dǎo)，2021年蘇州工業(yè)園區(qū)清源華衍水務(wù)有限公司和青島水務(wù)集團有限公司均采用當(dāng)?shù)仄【粕a(chǎn)過程中的廢水作為碳源(電子供體)用于反硝化反應(yīng)，以提高城鎮(zhèn)污水總氮的去除率。這既降低了城鎮(zhèn)生活污水處理時外購碳源的成本，又使啤酒廢水得到有效處理。

但是，工業(yè)廢棄物或廢水是否能用作反硝化電子供體用于污水處理廠深度脫氮的先決條件就是幾乎不含氮元素。例如啤酒廢水的特點就是幾乎不含氮元素，將它們作為反硝化電子供體是合適的。但是現(xiàn)實中有些工業(yè)廢水，其可生化性雖然相對比較好，但卻是含氮有機廢水。例如，豆制品加工廢水是一種對環(huán)境污染嚴重、影響面較廣且較難處理的典型含氮的有機廢水。該廢水產(chǎn)生量大，有機物濃度高，可生化性較好，但通常COD濃度高達上萬毫克每升，該廢水的平均COD/N比約為5左右，由此可知其氮含量也高達數(shù)千毫克每升。此外，還有一些含有含氮雜環(huán)化合物的有機廢水，其可生化性也較好，但考慮到其成分中含有氮元素，目前這一類廢水的處理方式基本上仍采用傳統(tǒng)生物處理方法。這既消耗不少動力，也浪費了蘊藏于其中的有機碳源。

另一方面，我國不少城鎮(zhèn)污水處理廠排放的尾水中，在大多數(shù)總氮超標的情況中，硝酸鹽氮是其中的主要成分，這表明通過反硝化反應(yīng)是降低總氮濃度的關(guān)鍵步驟。而要使總氮濃度降低，在水處理過程中需要提供足夠的碳源作為電子供體(H)以驅(qū)動反硝化反應(yīng)的進行：NO₃^–+5H＝0.5N₂+H₂O+OH^–，其中H表示電子。在很多城鎮(zhèn)生活污水處理廠，都采用可生化性良好的有機化合物，諸如葡萄糖、乙酸鈉或甲醇等作為電子供體。但無論使用哪種化合物都將提高水處理的成本。

以往對含氮有機廢水作為電子供體進行反硝化的研究或應(yīng)用在水處理領(lǐng)域，即使有一些實驗室階段的嘗試，但是在工程應(yīng)用領(lǐng)域幾乎還是一個空白。這是因為人們擔(dān)心在實際的生物降解過程中，含氮有機廢水釋放出的內(nèi)源氮素會導(dǎo)致出水中的總氮濃度不降反升。因此，目前幾乎還沒有人針對實際廢水進行嘗試。若長此以往按照傳統(tǒng)方法進行處理不僅白白浪費了大量的資源，還成為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的一個負擔(dān)。因此，將含氮有機廢水作為碳源用于反硝化，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

此外，即使含氮有機廢水可以用于反硝化的碳源，但采用傳統(tǒng)的反硝化生物處理工藝和設(shè)備，還是很難保證含氮有機廢水中的氮素得到有效的去除。由于含氮有機廢水，例如豆制品加工廢水或含有含氮雜環(huán)化合物的工業(yè)廢水的特點是不僅COD濃度較高，而且總氮濃度也較高。為保證以含氮有機廢水作為碳源進行反硝化時，不會出現(xiàn)其中的氮素導(dǎo)致總氮不降反升的現(xiàn)象，有必要采用高效的生物反應(yīng)器。