[发明专利]一种厌氧产甲烷耦合短程硝化厌氧氨氧化强化生活污水脱氮的装置及方法

说明书

本发明提出了一种厌氧产甲烷耦合短程硝化厌氧氨氧化强化城市生活污水脱氮的装置和方法，属于污水生物处理领域。装置包括原水水箱、中间水箱、厌氧产甲烷生物滤池、短程硝化厌氧氨氧化曝气生物滤池、空压机，蠕动泵等。方法是将生活污水加入厌氧产甲烷生物滤池除去COD，之后在低溶解氧条件下通过短程硝化厌氧氨氧化作用将生活污水中的氮素去除，实现生活污水深度脱氮。本发明适用于低C/N城市生活污水，能够减少曝气量，降低能耗，回收生活污水中的有机物产甲烷利用，提高脱氮效率，同时实现剩余污泥的资源化利用。

技术领域

本发明涉及城市生活污水生物处理技术领域，特别是指一种适用于低C/N城市生活污水的深度脱氮装置和方法。

背景技术

随着人口的持续增长和人们生活水平的不断提高，生活污水人均排放量持续增加，加之洗涤剂的普遍使用，城市污水中氮磷含量较高，排入水体后使受纳水体中氮、磷含量增加，进而会导致水体富营养化，破坏水体环境，影响供水水质。因此，需要通过污水处理新技术对城市生活污水中的氮磷进行去除。生活污水中磷含量一般均在5mg/L以下，可以通过投加一定量的化学药剂沉淀去除，而氮含量一般较高，化学技术处理成本太高，需要利用生物技术对其进行脱除。

从生物脱氮的机理来说，在常规生物脱氮过程中，通过在好氧条件下硝化细菌将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N和NO₂^--N，然后异养反硝化菌在缺氧条件下以外加碳源作为电子供体还原NO₃^--N和NO₂^--N为N₂。这个过程需要大量的曝气能耗，同时由于城市生活污水水量大，C/N比低，需要大量的外加碳源才能使得出水达标，处理成本急剧增加。

厌氧氨氧化工艺是目前新兴的污水生物处理新技术，其具有节省曝气能耗，无需外加碳源，污泥产量低，出水水质良好等优点。而厌氧氨氧化应用于主流城市生活污水的过程中存在如下瓶颈：

1、城市生活污水NH₄⁺-N浓度低，温度低，水质水量波动大；

2、厌氧氨氧化反应需要NH₄⁺-N和NO₂^--N作为底物，而生物污水中基本不含有亚硝酸盐，所以可以通过前段增加短程硝化工艺的途径获取NO₂^--N。生活污水中NH₄⁺-N首先被氨氧化菌(AOB)氧化为NO₂^--N，然后被厌氧氨氧化菌利用，但是连续流短程硝化工艺是世界性难题，工艺难以稳定控制运行；

3、鉴于上述问题2，可以选择一体化反应器，但是需要重点考虑溶解氧的问题，高溶解氧势必会影响到厌氧氨氧化菌的活性，但是极低的溶解氧又不利于氨氧化菌(AOB)发挥作用；

4、反冲洗会带走部分厌氧氨氧化菌，而厌氧氨氧化菌的世代周期长，污泥增殖速率慢，因此不易富集和持留厌氧氨氧化菌；

5、厌氧氨氧化工艺是个完全自养的脱氮工艺，所以在进入厌氧氨氧化反应器之前一般会将生活污水中的COD通过较高的曝气量消耗掉，应用在实际工程中会大大增加能耗费用。

因此，针对以上连续流短程硝化难以控制的问题，研究者近些年来发现可以通过将短程硝化和厌氧氨氧化工艺结合在一个反应器内，即一体化反应，通过氨氧化菌(AOB)将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N，剩余的NH₄⁺-N和产生的NO₂^--N立即在厌氧氨氧化菌的作用下发生反应，产生大量N₂和少量的NO₃^--N。