[发明专利]消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于高浓度氨氮废水生物脱氮技术领域，具体是一种首先通过动态控制在生物膜短程硝化池中实现城市污水厂富含氨氮消化污泥脱水液短程硝化反应，而后在无需有机碳源存在的条件下，在生物膜厌氧氨氧化池中通过厌氧氨氧化反应(ANAMMOX，AnaerobicAmmonia Oxidation)去除消化污泥脱水液中的氮素完成全程自养生物脱氮，适用于消化污泥脱水液、晚期垃圾渗滤液、焦化废水、味精废水等高氨氮废水的生物脱氮。

背景技术

我国的水污染不断加剧，由于氮素在自然水体中过度累积导致的富营养化现象不断爆发，同时我国的水资源短缺的状况也日趋严重，水污染和水资源短缺的双重压力制约了中国经济社会发展。因而提高城市污水脱氮效率，是污水处理和再生回用的关键所在。

在城市污水生化处理过程中，微生物降解有机物的同时自身增殖，产生了大量剩余污泥，这些污泥和初沉污泥通常在消化池中厌氧处理。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氨氮NH₄⁺-N大部分转移到消化污泥脱水液中，结果消化污泥脱水液的NH₄⁺-N高达400-1000mg/L，使得消化污泥脱水液成为典型的高NH₄⁺-N低C/N废水，所含NH₄⁺-N占城市污水处理厂总氮负荷的10％-25％。现有的生化处理工艺将消化污泥脱水液回流与原水一并处理，这大大增加了污水处理的氮负荷，导致脱氮效率难以提高。污泥厌氧消化的代谢特征和消化污泥脱水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。对于低C/N的消化污泥脱水液而言，有机碳源的严重缺乏是其脱氮效率无法提高的屏障，而外加有机碳源会大幅度的增加污水脱氮的费用。因此，需要提出更为有效的脱氮的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法，即首先实现城市污水厂消化污泥脱水液中高浓度NH₄⁺-N的短程硝化反应，而后再实现厌氧氨氧化反应，最终实现经济高效的消化污泥脱水液自养脱氮的装置与方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置，其特征在于：设有消化污泥脱水液水池(1)、预缺氧反硝化池(2)、生物膜短程硝化池(3)、沉淀池(4)、中间水池(5)、生物膜厌氧氨氧化池(6)；

消化污泥脱水液水池为一开口水箱，设有溢流管(1.1)和排水管(1.2)；预缺氧反硝化池为一圆柱形管状体，自下而上设置取样阀门(2.2)，预缺氧反硝化池内填充有立方体海绵填料(2.1)，该海绵填料规格为10×10×10mm，比表面积400m²/m³，填料的投配比为80％，在预缺氧反硝化池上端设有三相分离器(2.3)，通过气阀(2.4)、气体收集管(2.5)与一碱液瓶(2.8)连通，该碱液瓶上部设有出气管(2.6)，出气管与湿式气体流量计(2.7)连接；所述生物膜短程硝化池为一开口池体，其内腔分成数个格室(3.8)，按照水流方向上下交错设置孔径为10mm的过流孔，格室内按照有效容积的40％～50％填充立方体海绵填料(3.2)，并设有气泵(3.9)、气体流量计(3.1)和曝气管(3.3)，在格室底部设有穿孔曝气管(3.5)，通向每个格室的曝气管上设有调节阀(3.4)；所述沉淀池为一竖筒形，自下而上设有取样口(4.1)，池中间设有中心管(4.2)；所述中间水池为一个开口箱体，设有溢水口(5.1)、排污口(5.2)；

所述生物膜厌氧氨氧化池(6)，该池设有圆柱体形水浴套(6.11)和圆筒形海绵填料床(6.10)，海绵填料床设在水浴套中间，其上部设有三相分离器(6.7)和顶部密封板(6.6)，该分离器的上部与碱液瓶(6.2)、气体流量计(6.1)和排气管连通；所述水浴套上部设有穿孔吸水管(6.3)，该吸水管通过水浴循环泵(6.12)与设在下部的穿孔布水管(6.15)连通，水浴套上部还设有电加热器(6.4)、温度控制器(6.5)，水浴套底部设有放水阀(6.14)；厌氧氨氧化池外部设有连通污泥床的数个取样阀(6.8)；