[发明专利]侧流污泥发酵产酸强化主流城市污水内碳源利用与深度脱氮的装置与方法

说明书

本发明提供侧流污泥发酵产酸强化主流城市污水内碳源利用与深度脱氮的装置与方法，针对污水/污泥深度处理与资源化利用需求，在现有技术的基础上，创新短程反硝化耦合厌氧氨氧化为核心的深度脱氮工艺，结合污泥内碳源提取与回用方法，为城市污水和污泥处理提供了新工艺路线和思路。通过设置侧流双途径的污泥酸化产物利用，强化污泥内碳源转化和利用效率，减少生物脱氮过程对外加有机碳源的消耗。该过程能够促进在厌氧与缺氧反应区实现厌氧氨氧化与短程反硝化的高效生物转化和脱氮，降低在好氧区的溶解氧消耗，从而减少污水处理过程中的能耗和碳排放。通过各反应区进水组成比例，达到深度脱氮，提高出水水质并节能降耗。

技术领域

本发明涉及一种侧流污泥发酵产酸强化主流城市污水内碳源利用与深度脱氮的工艺技术，属于污水生物处理领域。

背景技术

我国城市污水处理厂面临达标排放和节能降耗双重难题。近年来，虽然有机物污染在一定程度上得到了遏制，而氮、磷等营养物过量排放引起的水体富营养化问题却日益严峻，脱氮除磷已成为水污染治理重大需求。然而，我国城市污水普遍呈低碳氮比特征，为达到日趋严格的排放标准，传统脱氮过程需要消耗大量曝气能耗和有机碳源，大量剩余污泥处理处置及温室气体释放等带来二次污染问题。低碳高效的城市污水深度脱氮技术已成为现阶段迫切需求。

厌氧氨氧化(Anammox)是当前世界公认最经济高效的污水生物脱氮技术。在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝态氮(NO₂^-)为电子受体，将氨氮(NH₄⁺)转化为氮气(N₂)，其无需有机碳和溶解氧、不产生氧化亚氮(N₂O)等温室气体，脱氮负荷高。然而，目前厌氧氨氧化尚未实现在城市污水处理中规模化应用。功能菌富集培养与持留难、基质NO₂^-难以稳定获取、多菌群协同作用缺乏有效调控方法是该方向研究的最主要挑战。本发明提出的基于短程反硝化的主流城市污水厌氧氨氧化为低碳氮比城市污水高效脱氮提供了新思路。实际污水处理厂中，100％总氮由厌氧氨氧化途径去除极为困难；相比之下，通过功能菌群定向富集与协同调控，基于短程反硝化提供NO₂^-实现厌氧氨氧化脱氮，不仅大大降低脱氮过程对曝气与碳源的依赖，更具实际可操作性和应用价值，已成为生物脱氮技术发展的重要趋势。另一方面，污水和污泥资源化和碳减排已成为我国城市污水处理的重要需求。其中，污水/污泥碳源的回收与利用是实现资源化和碳减排的途径之一，且能够将污水处理过程本身消耗的碳源再以污泥内碳源原位提取和利用的方式进行转化和回用，具有重要优势和前景。

本发明针对污水/污泥深度处理与资源化利用需求，在现有技术的基础上，创新短程反硝化耦合厌氧氨氧化为核心的深度脱氮工艺，结合污泥内碳源提取与回用方法，为城市污水和污泥处理提供了新工艺路线和思路。

发明内容

本发明基于短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术、内碳源提取与回用、及污泥发酵产酸技术，提供了一种侧流污泥发酵产酸强化主流城市污水内碳源利用与深度脱氮工艺实现城市污水深度脱氮。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：