[发明专利]FNA强化污泥发酵及实现污水短程脱氮除磷的装置和方法

说明书

FNA强化污泥发酵及实现污水短程脱氮除磷的装置与方法，属于污水污泥处理领域。该装置包括：原水箱、SBR反应器、中间水箱、UASB反应器、污泥处理反应器、污泥发酵罐。该方法将游离亚硝酸(FNA)抑制亚硝酸盐氧化菌实现短程硝化与作为污泥发酵预处理步骤促进水解酸化两者相结合，短程硝化反应器排泥经FNA处理后一部分返回，另一部分进入污泥发酵罐。SBR反应器先缺氧反硝化去除上周期多余亚硝，再厌氧释磷，好氧吸磷并发生部分短程硝化，出水同污泥发酵液一起进入UASB，部分氨氮与亚硝通过厌氧氨氧化菌自养脱氮，剩余亚硝和产生的硝态氮利用污泥发酵液中有机物反硝化去除。本发明利用FNA促进内碳源开发并实现城市污水脱氮除磷，且污泥减量，降低污水处理能耗。

技术领域

本发明涉及一种FNA强化污泥发酵及实现污水短程脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。该发明创新性的将游离亚硝酸(FNA)抑制亚硝酸盐氧化菌实现短程硝化与作为污泥发酵预处理步骤促进水解酸化两者相结合，在实现短程硝化生物脱氮除磷的同时强化污泥内碳源开发，为城市生活污水污泥的处理处置提供了一条新思路。

背景技术

目前我国城市污水处理厂大都采用传统硝化反硝化生物脱氮工艺实现污水中氮的达标排放。传统生物脱氮工艺中氨氧化菌(AOB)以氧作为电子受体，将NH₄⁺氧化为NO₂^-，随后亚硝酸盐氧化菌(NOB)以氧作为电子受体，将NO₂^-氧化为NO₃^-，最后反硝化菌以有机物作为电子供体，将NO₃^-还原为N₂，最终达到将氮从污水脱除的目的。厌氧氨氧化菌的发现使污水自养脱氮成为可能，厌氧氨氧化菌利用NO₂^-作为电子受体氧化NH₄⁺生成N₂，该过程以无机碳作为碳源，不需要有机物作为碳源，从而达到自养生物脱氮的目的。而厌氧氨氧化生物技术应用于城市污水脱氮处理的关键就是底物NO₂^-的稳定获取。

短程硝化技术是氨氧化细菌将NH₄⁺氧化为NO₂^-，可为厌氧氨氧化提供底物NO₂^-。目前稳定实现城市污水短程硝化的技术比较少，因此稳定实现城市污水短程硝化是限制城市污水厌氧氨氧化自养脱氮的瓶颈。近期研究发现缺氧条件下游离亚硝酸(FNA)对NOB的抑制作用大于对AOB的抑制，有利于实现短程硝化。

基于活性污泥法的生物脱氮工艺已广泛应用于城市污水处理领域，但污水中大量的有机物质转移到污泥中导致污泥产量增加，加重污水处理厂的投资和运行负担。此外，城市污水低碳氮比的特点导致其生物脱氮过程中必需投加外碳源，这就造成污水处理厂的运行费用大大增加。因此，实现剩余污泥的减量化和资源化以及开发污泥内碳源，已成为城市污水处理的难点和重点。污泥发酵可以实现污泥中有机质转化为挥发性脂肪酸(VFAs)，而后作为生物脱氮过程中微生物可利用的优势碳源。然而，污泥解体通常被认为是剩余污泥发酵过程中的限速步骤。污泥发酵一般借助热解，物理(超声)，电和化学的污泥预处理技术使得微生物细胞破壁。但是，上述技术存在能耗大(高温或高压)，需要大量化学物质(氯，臭氧和碱度等)和污染环境等问题。因此，寻找一种污泥预处理技术来提高生物可降解性尤为重要。相关文献采用FNA对剩余污泥进行预处理，因剩余污泥中的微生物被灭活而促进污泥解体，改善剩余污泥发酵特性。

发明内容