[发明专利]基于氮磷捕获和全程自养脱氮的高海拔城镇污水处理方法

说明书

西藏地区海拔较高、空气含氧量低，并且昼夜温差大、夜间温度偏低，目前生活污水处理所采用的传统活性污泥工艺面临曝气效率低、能耗大、功能微生物活性弱等问题。同时，大量剩余污泥的处理处置也对西藏地区的生态环境带来威胁。本发明将化学强化一级处理（CEPT）工艺和一体式部分亚硝化‑厌氧氨氧化（CPNA）工艺相结合，实现进水中碳、磷的捕获以及低氧条件下的全程自养脱氮。捕获后的碳源经厌氧发酵产沼气，为低温条件下为CPNA工艺补充热量。CEPT‑CPNA工艺能耗低、剩余污泥产生少，能够解决传统方法存在的诸多问题，成为一种适用于高海拔环境的可持续污水处理工艺。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种基于氮磷捕获和全程自养脱氮的高海拔城镇污水处理方法。

背景技术

西藏地区海拔较高、空气含氧量低，并且昼夜温差大、夜间温度偏低。以拉萨市为例，年均气压、含氧量和大气密度分别相当于海平面的64%、60%和66%，年平均温度为3-17℃，夜间平均温度仅为3℃。在西藏地区，同样的曝气条件下，水中的实际DO含量仅为平原地区的50%左右，供氧量不足会影响好氧生物的生长代谢，导致污水中的碳、氮、磷等主要污染物无法有效去除。因此，通常需要加大曝气量来保障水中的DO含量，这也导致了高原地区的污水处理能耗比平原地区更高。在较低温度下，微生物活性降低，同样导致污水中污染物的去除效率下降。同时，低温低氧对污泥的絮凝沉降性能也有影响，容易发生污泥上浮现象。此外，传统活性污泥处理工艺还产生大量的剩余污泥（5-10kg每立方米处理水）。剩余污泥的干燥，干污泥的焚烧、填埋、堆弃等处理或处置过程占处理设施总成本的30-50％，同时会破坏周围的生态环境。因此，由于西藏地区特殊的环境条件，目前我国对当前西藏城镇生活污水的处理方法尚存在不足。

中国发明专利（公开号CN201910188139）公开了一种低能耗生活污水处理系统，通过一级预处理部分、二级生化处理部分及三级深度处理部分，利用强化外循环厌氧反应器，二段塔式生物滤池、除磷反应沉淀池、消毒池及过滤装置进行污水处理。该方法产生的剩余污泥在处理和处置过程中成本较高，并且会对周围生态带来危害。

中国发明专利（公开号CN201910034433）公开了一种城镇生活污水净化装置，利用过滤组件和植物种植槽组件进行污水处理。该方法处理步骤繁琐，处理系统占地面积大，基建成本高。

氮磷捕获技术能够将生活污水中的资源充分回收利用，降低能耗，节约成本。而且自养脱氮工艺在运行过程中几乎不产生剩余污泥，在节约剩余污泥处理和处置费用的同时能够避免剩余污泥在处理和处置过程中对周围生态的危害。

化学强化一级处理（CEPT）是近年来开发的污水处理工艺。传统的CEPT以低剂量的PAC 与少量的阴离子聚合物联合使用，能有效地处理污水，产生的污泥较少，污水通过一定的处理后可作为非饮用水。此工艺在水资源保持方面能起较大的作用，经过沉降去除污染物，适合用于城市污水处理中。但是传统CEPT工艺主要关注浊度的去除，虽然也能去除碳源（COD）和磷，但去除率不高，其中碳源去除率小于70%，残留COD较多。而且传统CEPT工艺并不关注氨氮的保留，因此无法用作CPNA的预处理。

一体式部分亚硝化－厌氧氨氧化工艺（CPNA）是同一个反应器中将亚硝化与厌氧氨氧化相结合，即两个过程会在同一个空间内交替进行。氨氧化菌（AOB）生长在生物膜外侧，厌氧氨氧化菌（Anammox）生长在生物膜内侧。AOB 利用氧气将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N，Anammox菌利用剩余的NH₄⁺-N和AOB生成的NO₂^--N产生氮气，达到产生能量供自身生长和脱氮的目的。CPNA工艺对溶解氧要求低，约1.5-2mg/L，远远低于好氧硝化脱氮需要的5-6mg/L。而高海拔地区气压低，水体当中溶解氧含量低，在相同曝气条件下更容易得到上述溶解氧浓度。因此CPNA工艺能够把高海拔地区水体溶解氧不足，不利于脱氮的环境劣势转变为CPNA工艺应用上的优势。

发明内容