[发明专利]一种无需外加碳源的生活污水深度脱氮工艺和装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种无需外加碳源的生活污水深度脱氮工艺和装置。

背景技术

人工湿地 (Constructed Wetlands, CWs) 是 20 世纪50年代初发展起来的一种污水生态处理技术，其工艺设备简单、建设运行费用低、运行维护方便、具有良好的脱氮除磷能力、出水具有较高的生物安全性和环境相容性，目前在分散生活污水处理及污水厂二级处理出水深度处理方面得到了广泛的应用。

污水深度处理用作景观水体补充水源或市政用水，已成为解决水资源短缺的有效措施。作为景观水体补充水源，对氮、磷等营养元素有严格的控制要求。人工湿地为自然处理系统，存在着处理效率低、停留时间长、占地面积大等缺点。垂直流湿地的自然复氧能力相对水平流湿地较好，但单纯利用自然复氧实现污水的硝化、控制NH₄⁺-N的污染占地太大，因而需要采用强化措施。

目前，常用的组合工艺为厌氧/好氧生物技术与人工湿地组成的生物生态工艺。生物生态工艺的前置生物段，无论采用厌氧还是好氧单元，都首先去除了污水中大量的有机物，这使得后续人工湿地系统中的脱氮过程由于碳源的不足而受到了限制。为了达到深度脱氮除磷，以往的研究或发明大多采用人工补充有机碳源来解决脱氮过程中碳源不足的问题。而人工补充碳源费用高、操作复杂且易产生二次污染，极大的增加了处理系统的运行难度及成本。

厌氧氨氧化作为一种非传统脱氮过程，由一群自养微生物承担，利用NO_X-N将NH₄⁺-N直接氧化为N₂加以去除。与传统的脱氮过程相比，厌氧氨氧化具有无需有机碳源、能耗低、无二次污染等优点。作为一种生物反应，厌氧氨氧化过程广泛存在于自然界及一些污水生物处理系统中，而有关厌氧氨氧化作用在人工湿地处理中有目的应用却鲜见报道。

本发明针对以上的问题，提出了独特的解决方案：通过控制合适的工艺参数，在人工湿地中成功地强化了厌氧氨氧化的应用。本发明有效提高了厌氧氨氧化在湿地中的作用效率，有效降低了将原生生活污水/污水厂尾水处理到地表景观水标准的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需外加碳源的生活污水深度脱氮工艺和装置。

本发明提出的无需外加碳源的生活污水深度脱氮工艺，具体步骤如下：

(1) 原生生活污水进入厌氧酸化池进行预处理，调节污水水质及水量，控制水力停留时间为5-6小时，厌氧酸化池容积负荷为0.65-1.74kgCOD/m³·d；以去除污水中固体悬浮物，降解部分有机物，显著提高NH₄⁺-N/TN的比例，降低人工湿地单元的负荷与占地面积，并可有效缓解湿地介质堵塞问题；

(2)步骤(1)的出水进入垂直潜流湿地，垂直潜流湿地内进行微量曝气，强化污水中NH₄⁺-N的硝化，通过NH₄⁺-N电极监测，控制出水中NH₄⁺-N与NO₃^--N的比例为1:1-1.4:1，确定合适的曝气气水比及水力停留时间，其可行运行参数范围：垂直潜流湿地容积负荷为0.13-0.28kgNH₄⁺-N/ m³·d，曝气氨氮负荷为2.5-5g NH₄⁺-N/ m³空气；

(3)步骤(2)出水进入水平潜流湿地，为厌氧氨氧化过程提供良好的缺氧/厌氧环境，控制进水BOD₅与N比为0.2：1-0.5：1，水平潜流湿地容积负荷为0.004-0.011kgNH₄⁺-N/ m³·d，实现低碳源条件下污水的高效脱氮过程；

(4)步骤(3)出水可用作景观水体补充水源或市政杂用水。

本发明中，当该工艺用于污水厂尾水深度处理，则无需设置厌氧酸化池。