[发明专利]一种利用厌氧氨氧化-硫自养反硝化耦合脱氮的UBF反应器及其系统和脱氮方法

说明书

本发明公开了一种利用厌氧氨氧化‑硫自养反硝化耦合脱氮的UBF反应器及其系统和脱氮方法，属于废水处理技术领域。本发明脱氮方法适用进水水质为高氨氮低C/N废水，通过厌氧氨氧化的底物完全由部分亚硝化提供，硫自养反硝化的电子供体由白铁矿提供，白铁矿填料层以多孔石灰石作为承托框架，电子受体为亚硝化作用产生的亚硝态氮以及硝化作用和厌氧氨氧化作用产生的硝态氮。本发明设计的脱氮工艺具有氨氮去除率高、运行稳定性好的优点，相比传统的硝化‑反硝化脱氮工艺，不需要额外添加有机物作为电子供体，硫自养反硝化菌的电子供体来源于白铁矿，成本低廉可控性好，出水稳定，污泥产量少，能耗低。

技术领域

本发明涉及废水处理技术，具体涉及一种利用厌氧氨氧化-硫自养反硝化耦合脱氮的UBF反应器及其系统和脱氮方法，本发明适用于高氨氮低C/N废水的脱氮处理，如好氧或厌氧非脱氮工艺的生化尾水以及污泥消化液等。

背景技术

随着我国工业化和城市化进程的不断发展，大量含有高浓度氮素的废水被排入江河湖泊，造成水体的富营养化，导致藻类的大量繁殖，不仅对鱼类等水体生物的生存造成重大威胁，而且导致饮用水中藻毒素和亚硝酸盐等有害物质超标，对人体的身体健康和生命安全造成危害。

目前针对含氮废水常用的生物脱氮技术有硝化-反硝化、短程硝化-反硝化等。传统的硝化-反硝化技术应用领域较广，但也存在着诸多问题，如硝化过程需要将废水中的氨氮完全转化为硝态氮，曝气量大，水力停留时间长，能耗较高，并且硝化过程消耗水中的碱度，造成废水的pH值降低，必要时需要投加碱调节pH；反硝化过程需要添加有机碳源作为电子供体，对于低C/N废水需要额外投加有机碳源，如甲醇、乙酸盐等，增加了运行成本；硝化-反硝化技术脱氮效率较低，导致反应池容积较大，基建成本较高。

短程硝化-反硝化技术将氨氧化过程控制在亚硝化阶段，一定程度上降低了氨氧化过程的曝气量和反硝化过程有机碳源的需求量，降低了工艺的运行成本，但为达到亚硝酸盐的高效积累以及抑制硝化过程，该工艺对DO、pH、温度条件要求严格，控制因素较为复杂，一般只能采用间歇运行的方式，并且工艺运行稳定性较差。

厌氧氨氧化工艺是近年来新兴的脱氮工艺，该工艺的主要功能菌群厌氧氨氧化菌通过以氨氮作为电子供体，亚硝酸盐作为电子受体，将两者还原为氮气，其化学计量式如下：

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→1.02N₂+0.26NO₃^-+0.066CH₂O_0.5N_0.15+2.03H₂O

单独的厌氧氨氧化工艺目前应用较少，原因一是厌氧氨氧化对氨氮和亚硝态氮比例要求严格，一般废水氨氮含量较高，亚硝酸盐含量较低，需要前置亚硝化工艺积累亚硝酸盐，再者厌氧氨氧化菌代谢产物中含有硝态氮，理想条件下厌氧氨氧化工艺的脱氮效率只有88.8％(依据化学计量式)，一般与反硝化工艺联用脱除这部分硝态氮。

中国专利发明名称“一种厌氧氨氧化与反硝化耦合全过程脱氮工艺”(专利公开号：CN 105110472 A)通过将部分进水的氨氮完全转化为硝态氮，并通过短程反硝化将硝态氮还原为亚硝态氮，最后进行厌氧氨氧化过程，克服了亚硝酸盐难以高效积累的问题，但该工艺需将52.3％～56.9％的氨氮完全转化为硝态氮，曝气量较大，能耗较高，并且短程反硝化过程仍需消耗有机碳源，增加了运行成本。