申請(qǐng)日2015.09.20

　　公開(kāi)(公告)日2015.12.02

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明提出了一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，屬于污水處理領(lǐng)域，城市生活污水首先進(jìn)入吸附池，通過(guò)曝氣混合使污水中大部分有機(jī)物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進(jìn)入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，部分污泥進(jìn)入發(fā)酵池;硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水后低氧曝氣，進(jìn)行同步短程硝化厭氧氨氧化;由于短程硝化沒(méi)有嚴(yán)格控制，會(huì)有部分氨氮全程硝化，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器中硝酸鹽氮含量很高，此時(shí)泵入發(fā)酵池上清液，缺氧攪拌，利用發(fā)酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發(fā)酵液中氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生活污水中總氮的高效去除。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污 水的裝置，其特征在于：

　　包括原水箱(1.1)、吸附池(1)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨 氧化反應(yīng)器(2)、發(fā)酵池(3)、污泥脫水機(jī)(3.3)、發(fā)酵液儲(chǔ)備箱(3.5);原水 箱(1.1)通過(guò)第一蠕動(dòng)泵(1.2)與吸附池(1)連接;中間水箱(2.1)通過(guò)第 一排水閥(1.5)、第二蠕動(dòng)泵(2.2)與吸附池(1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧 化反應(yīng)器(2)連接;吸附池(1)通過(guò)第三蠕動(dòng)泵(1.6)與發(fā)酵池(3)連接; 發(fā)酵池(3)通過(guò)第四蠕動(dòng)泵(3.2)與污泥脫水機(jī)(3.3)連接;發(fā)酵液儲(chǔ)備箱(3.5) 通過(guò)第五蠕動(dòng)泵(3.4)、第六蠕動(dòng)泵(2.8)與污泥脫水機(jī)(3.3)、硝化/部分反硝 化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接;吸附池(1)設(shè)有曝氣頭(1.3)、第一排水閥(1.5); 硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)設(shè)有攪拌器(2.3)、曝氣頭(2.4)、DO 在線測(cè)定儀(2.7)、第二排水閥(2.9);發(fā)酵池(3)設(shè)有攪拌器(3.1);空氣泵 (1.4)與曝氣頭(1.3)連接;空氣泵(2.5)通過(guò)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2.6)與曝氣 頭(2.4)連接。

　　2.一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污 水的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　1)接種城市污水廠剩余污泥于吸附池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為 2000mg/L～4000mg/L;接種城市污水廠剩余污泥、部分反硝化污泥和厭氧氨氧 化污泥于硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，三種接種污泥質(zhì)量濃度MLVSS 比例為1:1:2～1:1:4，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為2000mg/L～4000mg/L; 接種城市污水廠剩余污泥于發(fā)酵池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為 10000mg/L～20000mg/L;

　　2)將城市污水泵入吸附池中，曝氣20～60min，控制溶解氧濃度在1～2mg/L， 沉淀后將出水排入中間水箱，排水比40%～60%;

　　3)將中間水箱中污水泵入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，控制溶解 氧濃度在0.2～0.5mg/L，邊曝氣邊攪拌4～8h;

　　4)停止曝氣，通過(guò)蠕動(dòng)泵將發(fā)酵液儲(chǔ)備箱中的發(fā)酵上清液泵入硝化/部分反 硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，缺氧攪拌2～4h;沉淀20～60min后排水，排水比 40%～60%;

　　5)將吸附池中部分污泥泵入發(fā)酵池中，在密閉的條件下進(jìn)行厭氧水解酸化 產(chǎn)生短鏈脂肪酸，運(yùn)行時(shí)維持污泥濃度MLSS在10000～20000mg/L，溫度控制 在25～30℃，反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行厭氧攪拌，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速為100～150r/min，厭 氧水解酸化時(shí)間為5～7天，然后將泥水混合液泵入污泥脫水機(jī);

　　6)污泥脫水機(jī)利用離心沉降的原理將污泥和發(fā)酵液進(jìn)行分離，脫水后的發(fā) 酵液通過(guò)管道由蠕動(dòng)泵送入發(fā)酵液儲(chǔ)備箱中;

　　所述的步驟1)中部分反硝化污泥能在反硝化過(guò)程中將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為亞硝 酸鹽氮，轉(zhuǎn)化百分比穩(wěn)定維持在80%～90%;

　　所述的步驟2)中的城市污水為低C/N比污水，NH4+-N=50～80mg/L, COD=100～280mg/L。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水 的裝置與方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是城市生活污水首先進(jìn)入吸附池，通過(guò) 曝氣混合使污水中大部分有機(jī)物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進(jìn)入硝化/部分反硝化/厭 氧氨氧化反應(yīng)器，部分污泥進(jìn)入發(fā)酵池;硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水后曝氣， 使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，然后泵入發(fā)酵池上清液，缺氧攪拌，利用發(fā)酵液中碳源將硝酸鹽 氮還原為亞硝酸鹽氮并與發(fā)酵液中氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生活污水中總氮的高效 去除。本發(fā)明充分利用生活污水中碳源，污泥產(chǎn)率低，工藝簡(jiǎn)單易控制，是一種低能耗、 高效、穩(wěn)定的處理低C/N城市污水新途徑。

　　技術(shù)背景

　　隨著經(jīng)濟(jì)水平迅速發(fā)展，污水的排放量也日益增加，而水體中氮、磷過(guò)量會(huì)導(dǎo)致富營(yíng) 養(yǎng)化等一系列環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重影響日常生活和水體環(huán)境，水體氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化是 當(dāng)今各國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的脫氮方法一般是通過(guò)硝化、反硝化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，在處理低C/N 生活污水時(shí)，這一過(guò)程需要曝氣量高、額外投加碳源和堿度，而其污水脫氮效率并不能滿 足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。研究和開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的除磷脫氮工藝已成為當(dāng)前城市污水處理技術(shù) 研究的熱點(diǎn)。

　　碳源不足是我國(guó)污水處理廠生物脫氮過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，反硝化過(guò)程C/N需要大 于4以上才能將硝酸鹽氮還原為氮?dú)�，城市污水中的碳源成分比較復(fù)雜，需進(jìn)一步水解后 才能被反硝化菌利用，在此過(guò)程中，很大部分進(jìn)水碳源被用于合成微生物有機(jī)體或被以溶 解氧為電子受體的微生物所消耗。因此，如何將進(jìn)水中的碳源富集、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)化，并應(yīng)用于 反硝化生物脫氮是一個(gè)很好的研究方向。

　　在生物脫氮除磷過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量剩余污泥，其中含有大量有機(jī)物，直接進(jìn)行焚燒或填 埋處理不僅會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生其他方面影響而且也浪費(fèi)了這部分有機(jī)資源。通過(guò)微生物的作用 將其中蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，再應(yīng)用于污水生物處理，作為所需的有機(jī) 碳源，不僅可以減少污泥產(chǎn)量，使污泥得到資源化利用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，又能夠節(jié) 省外加碳源費(fèi)用，提高了污水生物脫氮效果，是一種污水處理廠提高處理效果、降低運(yùn)行 成本的新途徑。

　　通過(guò)異養(yǎng)菌吸附的方式富集城市污水中的有機(jī)物，再將剩余污泥發(fā)酵后的有機(jī)碳源作 為低C/N比污水的補(bǔ)充碳源，實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化與厭氧氨氧化工藝的耦合，可以達(dá)到污泥 減量和資源化利用。同時(shí)厭氧氨氧化工藝在處理低C/N比污水中具有明顯優(yōu)勢(shì)，其反應(yīng)在 厭氧條件下進(jìn)行，以NO2--N為電子受體，將NH4+-N氧化為N2，過(guò)程中無(wú)需供氧和有機(jī) 碳源，厭氧氨氧化菌的代謝活性較高，對(duì)基質(zhì)親和力較強(qiáng)，節(jié)省反應(yīng)器容積。而采用部分 反硝化的方法將廢水中的NO3--N還原為NO2--N的方法為厭氧氨氧化提供了基質(zhì)NO2--N， 與短程硝化工藝相比，該方法可以獲得穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累，而且操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。此 方法可以大大降低運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到污泥減量和資源化的目的，同時(shí)提高處理效果，操作易 實(shí)現(xiàn)，是一種經(jīng)濟(jì)高效的低C/N比污水脫氮方法。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧 氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，具體是城市生活污水首先進(jìn)入吸附池， 通過(guò)曝氣混合使污水中大部分有機(jī)物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進(jìn)入硝化/部分反硝化 /厭氧氨氧化反應(yīng)器，部分污泥進(jìn)入發(fā)酵池;硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水后低 氧曝氣，進(jìn)行同步短程硝化厭氧氨氧化;由于短程硝化沒(méi)有嚴(yán)格控制，會(huì)有部分氨氮全程 硝化，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器中硝酸鹽氮含量很高，此時(shí)泵入發(fā)酵池上清液，缺氧攪拌，利用 發(fā)酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發(fā)酵液中氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn) 生活污水中總氮的高效去除。

　　一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置，其 特征在于：

　　包括原水箱(1.1)、吸附池(1)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化 反應(yīng)器(2)、發(fā)酵池(3)、污泥脫水機(jī)(3.3)、發(fā)酵液儲(chǔ)備箱(3.5);原水箱(1.1) 通過(guò)第一蠕動(dòng)泵(1.2)與吸附池(1)連接;中間水箱(2.1)通過(guò)第一排水閥(1.5)、第 二蠕動(dòng)泵(2.2)與吸附池(1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接;吸附池 (1)通過(guò)第三蠕動(dòng)泵(1.6)與發(fā)酵池(3)連接;發(fā)酵池(3)通過(guò)第四蠕動(dòng)泵(3.2)與 污泥脫水機(jī)(3.3)連接;發(fā)酵液儲(chǔ)備箱(3.5)通過(guò)第五蠕動(dòng)泵(3.4)、第六蠕動(dòng)泵(2.8) 與污泥脫水機(jī)(3.3)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接;吸附池(1)設(shè)有 曝氣頭(1.3)、第一排水閥(1.5);硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)設(shè)有攪拌 器(2.3)、曝氣頭(2.4)、DO在線測(cè)定儀(2.7)、第二排水閥(2.9);發(fā)酵池(3)設(shè) 有攪拌器(3.1);空氣泵(1.4)與曝氣頭(1.3)連接;空氣泵(2.5)通過(guò)氣體轉(zhuǎn)子流量 計(jì)(2.6)與曝氣頭(2.4)連接。

　　一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的方法，其 特征在于，包括以下步驟：

　　1)接種城市污水廠剩余污泥于吸附池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為2000 mg/L～4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥、部分反硝化污泥和厭氧氨氧化污泥于硝化/ 部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，三種接種污泥質(zhì)量濃度MLVSS比例為1:1:2～1:1:4，控 制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為2000mg/L～4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥于發(fā) 酵池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為10000mg/L～20000mg/L。

　　2)將城市污水泵入吸附池中，曝氣20～60min，控制溶解氧濃度在1～2mg/L，沉淀后 將出水排入中間水箱，排水比40%～60%。

　　3)將中間水箱中污水泵入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，控制溶解氧濃度在 0.2～0.5mg/L，邊曝氣邊攪拌4～8h。

　　4)停止曝氣，通過(guò)蠕動(dòng)泵將發(fā)酵液儲(chǔ)備箱中的發(fā)酵上清液泵入硝化/部分反硝化/厭氧 氨氧化反應(yīng)器，缺氧攪拌2～4h。沉淀20～60min后排水，排水比40%～60%。

　　5)將吸附池中部分污泥泵入發(fā)酵池中，在密閉的條件下進(jìn)行厭氧水解酸化產(chǎn)生短鏈 脂肪酸，運(yùn)行時(shí)維持污泥濃度MLSS在10000～20000mg/L，溫度控制在25～30℃，反應(yīng) 過(guò)程中進(jìn)行厭氧攪拌，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速為100～150r/min，厭氧水解酸化時(shí)間為5～7天，然 后將泥水混合液泵入污泥脫水機(jī)。

　　6)污泥脫水機(jī)利用離心沉降的原理將污泥和發(fā)酵液進(jìn)行分離，脫水后的發(fā)酵液通過(guò) 管道由蠕動(dòng)泵送入發(fā)酵液儲(chǔ)備箱中。

　　所述的步驟1)中部分反硝化污泥能在反硝化過(guò)程中將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮， 轉(zhuǎn)化百分比穩(wěn)定維持在80%～90%;

　　所述的步驟2)中的城市污水為低C/N比污水，NH4+-N=50～80mg/L,COD=100～280 mg/L;

　　技術(shù)原理

　　一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方 法解決了城市污水C/N不足的問(wèn)題。城市污水中大部分有機(jī)物難以直接生物降解，因此利 用異養(yǎng)菌吸附部分有機(jī)物，然后將吸附后的污泥發(fā)酵產(chǎn)酸提供碳源，充分利用了城市污水 中的碳源。吸附有機(jī)物后的污水泵入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，先低氧曝氣， 進(jìn)行短程硝化反應(yīng)將污水中氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，同時(shí)進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)自養(yǎng)脫氮， 然后泵入發(fā)酵上清液，利用接種的具有高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥及發(fā)酵液中的有機(jī) 物，將反應(yīng)器內(nèi)的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時(shí)利用接種的厭氧氨氧化污泥，同步將發(fā)酵 液中的氨氮去除，實(shí)現(xiàn)低C/N城市污水的高效脫氮。

　　本發(fā)明涉及的一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污 水的裝置與方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1)利用活性污泥吸附污水中有機(jī)物，不僅提高了城市污水中有機(jī)物的可生物降解性， 還大大提高了污泥發(fā)酵產(chǎn)酸率，利用污水廠自身排放的污泥產(chǎn)碳源，降低運(yùn)行成本，同時(shí) 實(shí)現(xiàn)污泥減量;

　　2)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中短程硝化過(guò)程只通過(guò)低溶解氧控制，不需要 嚴(yán)格的短程硝化，亞硝酸鹽積累率在40～70%即可，反應(yīng)條件易控制;

　　3)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器可將發(fā)酵液中的高濃度氨氮去除，無(wú)需通過(guò)投 加藥劑等操作來(lái)降低發(fā)酵液中氨氮的濃度，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，簡(jiǎn)化操作過(guò)程;

　　4)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中反硝化菌有較高的亞硝酸鹽積累率，運(yùn)行效 果穩(wěn)定，反硝化菌將厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽氮還原，提高出水水質(zhì);

　　5)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，處理效果好，出水總氮維持在較低水平。