[发明专利]一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮污水的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厌氧污水生物脱氮的方法，尤其是一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮污水的装置和方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

传统的污水生物脱氮工艺，大多基于好氧硝化和异养反硝化开发的工艺(典型的代表如A/O工艺)。而好氧硝化需要充足的曝气来维持好氧氨氧化菌(AOB,Ammonia oxidation bacteria)和亚硝化氧化菌(NOB,Nitrite oxidation bacteria)的代谢而实现氨氮(NH₄⁺)向亚硝化态氮(NO₂^-)和硝态氮(NO₃^-)的转化；在处理C/N比较低的城市污水时，需要提供充足的外碳源来维持反硝化菌的异养反硝化作用，从而实现NO₃^-和NO₂^-向氮气(N₂)的转化。可见，在传统生物脱氮过程中，需要耗费大量的能源和碳源。

厌氧氨氧化菌Anammox和反硝化型厌氧甲烷氧化菌N-DAMO的发现，使低能耗、可持续污水处理技术成为可能。Anammox菌利用NO₂^-替代O₂作为电子受体将NH₄⁺转化为N₂，无需有机碳源，因此与传统生物脱氮工艺相比，Anammox工艺可节省100%有机碳源消耗，可节省60%的曝气量，从而降低工艺的直接能耗和运行费用。此外，基于对Anammox的生化代谢途径研究发现，在正常条件下Anammox菌几乎不会释放N₂O。N-DAMO菌可以利用污水或污泥厌氧处理产生的CH₄作为电子供体，来实现厌氧甲烷氧化和反硝化，在将NO_x^--N转化为N₂的同时，强温室气体CH₄将被转化为CO₂。

城市污水生物处理脱氮过程和除磷过程均需要有机物作为碳源，一般要求BOD/TKN>4，但我国城市污水C/N比普遍偏低，无法满足脱氮除磷的需求。本发明提出在污水处理中采用步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化，能利用Anammox的自养特性和N-DAMO菌利用温室气体CH₄作为反硝化碳源的特性，是一种全新的污水生物脱氮新技术，它的实现能解决污水脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低的矛盾。

发明内容

本发明涉及一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理污泥消化上清液的装置和方法，提出了一种新型的借助厌氧氨氧化菌和反硝化厌氧甲烷氧化菌的污水处理工艺，解决了解决污水脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低的矛盾。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮比污水的装置，其特征在于：主要包括污水厌氧产甲烷反应器（1）、污泥厌氧消化罐（2）、同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器（3）、短程硝化反应器（4）、进水池（5）、出水池（6）；

污水厌氧产甲烷反应器（1）为一圆柱体生化反应器，进水池（5）通过进水泵（1.1）与污水厌氧产甲烷反应器（1）底部设置的的旋流布水器（1.2）连接，能使原污水从进水池（5）经底部设有的旋流布水器（1.2）进入污水厌氧产甲烷反应器（1），污水厌氧产甲烷反应器（1）上部设有气液固三相分离器(1.3)，气液固三相分离器的集气室（1.4）通过排气管进入与集气瓶（1.5）连接，气液固三相分离器上部设有出水槽(1.6)，该出水槽中经出水泵（1.7）与同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器（3）连接，污水厌氧产甲烷反应器（1）底部还设有污泥泵（1.8）可以将底部的污泥和颗粒型底物引入污泥厌氧消化罐（2），污水厌氧产甲烷反应器（1）在不同高度还设有取样口（1.9）；

污泥厌氧消化罐（2）为一圆柱体生化反应器，内部设有机械搅拌器（2.1），污泥厌氧消化罐（2）还设有污泥消化液回流泵（2.2），通过污泥消化液回流泵（2.2）可以将污泥消化上清液回流至污水厌氧产甲烷反应器（1），污泥厌氧消化罐（2）外部设有加热外套（2.3），底部设有排泥口（2.4）；