[发明专利]一种城市污水的亚硝化-厌氧氨氧化处理装置及方法

说明书

本发明涉及一种城市污水的亚硝化‑厌氧氨氧化处理装置及方法，包括通过管道连通的亚硝化反应池和厌氧氨氧化反应池，所述亚硝化反应池中装填有蛭石，硝化细菌在所述蛭石的表面挂膜生长；所述厌氧氨氧化反应区中装填蛭石，所述厌氧氨氧化菌在所述蛭石的表面挂膜生长。本发明所述的装置本发明的装置通过在反应池内设置可使微生物挂膜生长的蛭石，可有效地提高微生物对废水的处理活性，显著提高亚硝化‑Anammox工艺对低氨氮城市污水的脱氮能力。

技术领域

本发明属于城市废水处理技术领域，具体涉及一种以蛭石为微生物生长载体的滴滤式亚硝化-厌氧氮化城市污水高效脱氮装置和方法。

背景技术

亚硝化-厌氧氨氧化(Anammox)工艺相对于传统生物脱氮工艺具有节省25％曝气能耗和100％有机碳源、剩余污泥量少等优势，为实现低氨氮、含有机物城市污水的低能耗、可持续脱氮提供可能。

亚硝化-Anammox工艺因其主要功能菌(亚硝化细菌AOB和厌氧氨氧化细菌AnAOB)对氨氮浓度要求高，因此更适用于化肥、味精加工等高氨氮污水的处理，但在应用于低氨氮城市污水的脱氮方面，存在效率低、稳定性差等缺陷，主要表现为：低浓度氨氮会导致AOB和AnAOB的生长速率和生物活性变低，难以维持高生物量，且增加了亚硝化过程的控制难度。

为了解决低氨氮浓度对亚硝化-Anammox工艺脱氮能力的限制问题，近些年来，人们主要开展了两方面的研究：(1)通过培养生物膜或颗粒污泥延长微生物停留时间来获得高浓度AOB和AnAOB功能菌群，并完成亚硝化-Anammox反应器的高氨氮启动和低氨氮驯化过程；(2)通过优化运行参数提高生物膜或颗粒污泥亚硝化-Anammox系统对低氨氮污水的脱氮能力。其中，生物膜亚硝化-Anammox系统一般将亚硝化过程和Anammox过程分别置于不同反应器内分段进行，为AOB和AnAOB分别提供适宜的好氧和缺氧条件，通过填加火山岩、陶粒等滤料作为载体培养高浓度功能微生物菌群；颗粒污泥亚硝化-Anammox系统一般将亚硝化过程和Anammox过程置于同一个反应器内进行，AOB和AnAOB形成了内外分层的颗粒状结构，外层AOB及时消耗水中的DO为内层的AnAOB提供缺氧环境，以维持其生物活性，通过气提或搅拌的方式，培养和富集高浓度功能菌群。

从已有研究中可以发现，无论是采用生物膜还是颗粒污泥的培养方式，亚硝化-Anammox系统的脱氮效率均随进水氨氮浓度的降低而显著降低，优化工艺运行条件只能将脱氮效率从50％～60％提高到70％～80％，无法实现城市污水的达标排放；且在长期运行条件下，生物膜和颗粒污泥均会发生逐渐解体的现象，无法实现生物量积累和稳定脱氮。

发明内容

本发明的目的首先是提供一种城市污水的亚硝化-厌氧氨氧化处理装置，包括通过管道连通的亚硝化反应池和厌氧氨氧化反应池，所述亚硝化反应池中装填有蛭石，硝化细菌在所述蛭石的表面挂膜生长；所述厌氧氨氧化反应区中装填蛭石，厌氧氨氧化菌在所述蛭石的表面挂膜生长。

城市污水中的氨氮含量低，但是厌氧氨氧化细菌的生长需要高氨氮的环境，本发明利用蛭石对氨氮的吸附特性(蛭石的表面具有高的氨氮环境)，实现厌氧氨氧化细菌在蛭石的表面挂膜生长，提高厌氧氨氧化细菌在低氨氮环境中的活性及脱氮能力。通过微生物处理后，蛭石表面吸附的氨氮的浓度也在降低，在脱氮的同时完成吸附载体的生物再生和循环利用。具体处理过程为氨氮在亚硝化反应池中经硝化细菌处理后形成亚硝酸根离子，亚硝酸根离子进入厌氧氨化反应池，亚硝酸根离子与富集于蛭石表面的铵根离子在厌氧氨氧化菌的处理作用下形成氮气排出。上述装置可解决现有技术中因城市污水中氨氮含量过低而影响亚硝化-厌氧氨氧化对污水处理效果不理想的问题，实现对城市废水有效地处理，使废水的处理效率至90％以上。

优选的，蛭石的粒径为2.0～5.0mm。蛭石的粒径在上述范围内，该尺寸的蛭石相对于其他尺寸的蛭石具有更大的比表面积和更丰富的孔径结构，有利于微生物挂膜和氨氮的吸附，且在反应池中不会造成管道堵塞。