[发明专利]强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

城市污水中有机物不仅仅是污染物，还可以被看做能量的载体，因为可以通过厌氧发酵产甲烷，将水中的有机物转变为能源物质甲烷。现在城市污水厂应用的传统硝化反硝化生物脱氮工艺，需要利用污水中有机物作为反硝化碳源进行生物脱氮，因此就使得污水中用于产甲烷的有机物量降低。厌氧氨氧化菌的发现使得污水生物脱氮无需有机物，使得污水中有机物尽可能多的用于厌氧发酵产甲烷，从而可以提高城市污水中能量回收率。目前厌氧氨氧化技术的研究与应用主要集中在高氨氮废水处理，而将其应用于城市污水处理的比较少。

普通推流式城市污水脱氮系统中，水质水温波动引起反应速率或反应器时间变化，而系统的水力停留时间一定，因此可能会出现反应已经结束仍继续曝气的情况而导致能量的浪费，或反应不充分而导致出水水质恶化。SBR反应器在系统容积一定时，可通过调整运行时间来控制反应进程，因此可以有效避免过曝气，同时可以稳定出水水质。

发明内容

本发明的目的就是针对现有城市污水处理能耗高、出水稳定性差的问题，提出了一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法和装置，该方法和装置首先将污水中的有机物通过生物吸附作用富集至污泥，再将该污泥厌氧发酵产甲烷提高污水中能量回收率；而后污水通过短程硝化厌氧氨氧化进行自养脱氮。

本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于：设有城市污水原水箱1、生物吸附反应器2、二沉池3、中间水箱4、SBR反应器5；城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；城市污水原水箱1通过进水泵2.1与生物吸附反应器2进水管相连接；生物吸附反应器2为分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，设有空压机2.7、气体流量计2.6、气量调节阀2.5、与曝气头2.3；生物吸附反应器2通过二沉池连接管2.4与二沉池3连接；二沉池3通过污泥回流泵2.2与生物吸附反应器2进水管相连接；二沉池3出水管与中间水箱4连接；中间水箱4设有溢流管4.1和放空管4.2；中间水箱4通过SBR进水泵5.1与SBR反应器5进水管相连接；SBR反应器5设有曝气头5.4、搅拌器5.5、排泥阀5.3和排水阀5.6。

城市污水在此装置中的处理流程为：城市污水与二沉池回流污泥一起进入生物吸附反应器，通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥，从而达到将水中有机物富集至污泥中的目的；生物吸附反应器出水进入中间水箱进行水质水量调节；中间水箱的污水通过SBR反应器进水泵向SBR反应器进水，在进水期间利用污泥污水中残余的有机物作为碳源，发生反硝化作用将SBR反应器中的硝态氮还原为氮气；而后SBR反应器低氧运行，将部分氨氮转化为NO_-²-N，再以缺氧搅拌运行，通过厌氧氨氧化作用将氨氮和NO_-²-N转化为氮气；随后再次低氧/缺氧交替运行，重复以上作用；最终达到将氮从污水中脱除的目的。

强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法的具体启动与调控步骤如下：

1）启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器2，使污泥浓度达到1500-4000mg/L；将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至SBR反应器5，使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1，且使污泥浓度达到3000-6000mg/L；同时向SBR反应器5投加粉末活性炭500-2000mg/L；

2）运行时调节操作如下：

2.1）生物吸附反应器2污泥回流比控制在50-100%；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L；该反应器2的水力停留时间HRT控制在20-60min；污泥龄控制在1-3天；

2.2）SBR反应器5运行方式为，首先进水同时搅拌10-30min，而后为低氧搅拌15-30min与缺氧搅拌10-90min交替，在第一次低氧搅拌时调整曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L，而后低氧搅拌时保持曝气量不变；当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气；最后再缺氧搅拌10-90min，然后静止沉淀5-60min，最后通过排水阀排水；

2.3）SBR反应器5，若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L，增加缺氧搅拌时间，直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。