[发明专利]连续流悬浮填料实现污泥消化液短程硝化的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在连续流悬浮填料反应器中实现和控制污泥硝化液短程硝化的方法，属于生化法污水生物处理技术领域，适用于城市污水处理厂污泥消化液及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等高氨氮有机工业废水处理。

背景技术

由于我国水体富营养化的不断加剧，城市污水厂的排放标准不断提高。同时，由于淡水资源的短缺，污水深度处理后用作再生水已经是大势所趋。污水处理过程中产生的大量剩余污泥和初沉污泥通常在消化池中进行厌氧处理，大约有40％左右的有机质通过产甲烷去除。厌氧消化时由于有机氮的厌氧氨化作用，污水系统中生物合成消耗的NH₄⁺-N大部分转移到消化池中厌氧处理后的污泥消化液中，使得消化液的NH₄⁺-N高达800-1500mg/L，但COD仅为200～1000mg/L，使得污泥消化液成为典型的高NH₄⁺-N低C/N废水，所含NH₄⁺-N占污水厂氮负荷的15％-25％。

现有的生化处理工艺将污泥消化液回流与原水一并处理，通过传统的生物脱氮工艺进行脱氮(A-O或A²/O工艺)，这大大增加了污水处理的氮负荷。对原水碳源缺乏的城市污水脱氮而言，消化液的回流加剧了碳源缺乏，导致脱氮除磷效率难以提高，进水的部分氮素在曝气池和消化池被反复氧化和还原，形成不良循环，能源浪费严重。污泥厌氧消化的代谢特征和污泥消化液直接回流到污水系统的传统工艺，是许多污水处理厂脱氮效率低的一个主要但经常被忽略的症结。

传统生物脱氮通过硝化将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N，再通过反硝化将NO₃^--N转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，NH₄⁺-N被转化成NO₃^--N是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌(Nitrosomonas)将NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，然后由硝化菌(Nitrobacter)将NO₂^--N转化为NO₃^--N。对于反硝化菌而言，也可经NH₄⁺-N→NO₂^--N→N₂这样的“简捷”途径完成，即短程生物脱氮工艺。短程脱氮具有如下优势：节省25％供氧量；节约40％反硝化碳源；减少污泥生成量；缩短反应时间，反应器容积相应减少30％～40％。所以短程硝化脱氮技术适应污泥消化液的水质，可以节省建设和运行费用。高NH₄⁺-N污泥消化液稳定高效短程生物脱氮是污水生物脱氮的公认难题，特别是在连续流悬浮填料反应器中实现污泥消化液短程生物脱氮未见报道。

针对污泥消化液处理的现状和短程生物脱氮的特点，如果能够在污泥消化液旁侧处理系统中实现高NH₄⁺-N的短程硝化，而后在主流工艺中完成反硝化，就可节省大量的反硝化碳源，进而提高污水厂的脱氮效率，达到节能降耗的目的。可见，在悬浮填料反应器中实现和控制污泥硝化液短程硝化的装置和方法是具有理论和现实意义，市场应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种连续流悬浮填料实现污泥消化液短程硝化的装置和方法。利用该装置和方法不经任何物化预处理，在以海绵填料为悬浮载体的连续流好氧反应器中，通过控制游离氨和曝气时间实现高亚硝酸累积率的短程生物硝化，从而节省大量的反硝化碳源。根据污泥消化液水质的变化调整出水回流比，通过在适宜pH条件下，通过有效的生物控制阻止因NOB对游离氨的适应性而破坏短程硝化。该发明不仅解决现有工艺的矛盾，而且具有工艺流程简单、适应污泥消化液水质和水量的波动、运行灵活、操作简单的特点。可大幅度的降低建设和运行费用，并且无二次污染。