[发明专利]厌氧水解联合短程硝化与短程反硝化厌氧氨氧化处理高氨氮养殖废水的装置与方法

说明书

本发明公开了厌氧水解联合短程硝化与短程反硝化厌氧氨氧化处理高氨氮养殖废水的装置与方法。该类废水进入厌氧水解酸化反应器，将大分子有机物水解转化为可被微生物利用的有机物。部分出水进入厌氧/缺氧/短程硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统进行同步脱氮除磷；厌氧反应区内聚磷菌将有机物贮存在细胞内，并释放磷；缺氧反应区内反硝化菌利用有机物将出水回流液和回流污泥中部分硝态氮转化为氮气，反硝化聚磷菌利用另一部分硝态氮为电子受体吸磷；在好氧区，氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝态氮，厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝态氮转化为氮气，聚磷菌吸收过量的磷，实现同步脱氮除磷。本发明大大降低能耗和碳源消耗，同时提高氮和磷的去除效率。

技术领域

本发明涉及了连续流厌氧消化联合短程硝化与短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理含有高氨氮、高COD和磷的养殖废水的新型工艺技术，属于污水生物处理技术领域，具有节能降耗、节省处理成本等特点并能实现养殖废水的同步脱氮除磷。

背景技术

水体中氮、磷含量的超标引起水体富营养化的问题越来越严重，废水处理中脱氮除磷技术已成为水处理必要手段。磷的去除可通过生物法聚磷菌在缺氧段的释磷和好氧段的吸磷结合过程去除以及化学方法投加药剂得到良好的去除效果，但将产生大量含磷污泥，其处理处置可能带来二次污染。虽然污水脱氮以生物法为主要去除手段，但是水产养殖、家禽养殖、牲畜养殖等废水通常含有较高浓度氨氮和磷，还有难以被微生物利用的有机物。采用传统硝化/反硝化工艺处理，需要消耗大量曝气能耗和有机碳源，产生大量剩余污泥，且可能产生温室气体氧化亚氮。此外，高浓度氨氮将对微生物产生一定抑制作用，导致中间产物积累，降低处理效率，影响出水水质。因此新型经济高效的该类废水脱氮工艺是当前迫切需求。

传统硝化反硝化工艺进行脱氮过程具有需要外加碳源、产泥量高、高能耗、产生温室气体等缺点。相比之下厌氧氨氧化工艺的出现弥补了传统脱氮技术的缺点，从经济角度来说厌氧氨氧化过程节省曝气能耗、无需投加碳源；厌氧氨氧化过程产泥量少，不产生温室气体；从工艺角度来说厌氧氨氧化过程提高了氨氮的进水负荷，所以以厌氧氨氧化为主的脱氮工艺成为最有前景的发展路线之一。但是该过程容易收到底物浓度即亚硝酸盐浓度以及高浓度有机物的影响，并且在处理末端会有11％的硝酸盐剩余从而限制了在处理实际废水中的应用。

短程硝化和短程反硝化技术的出现可以稳定的为厌氧氨氧化过程提供稳定的亚硝酸盐作为反应基质。短程硝化可以将水中的氨氮转化为亚硝态氮，而短程反硝化可以将硝态氮还原为亚硝态氮。两种技术与厌氧氨氧化的耦合可以高效的去除废水中的氨氮，同时减少碳源的投加量和废活性污泥的产生量。

厌氧水解酸化技术可以将水中难利用的有机物水解酸化，转化为可被微生物利用的有机物，提高废水可生化性。这一部分有机物可作为有机碳源供反硝化菌、聚磷菌等异养微生物代谢利用或储存为微生物胞内碳源，节省外碳源投加，大大降低废水处理过程中的运行费用。

发明内容

本发明提出了厌氧水解联合短程硝化与短程反硝化厌氧氨氧化处理高氨氮养殖废水的方法，具体是将含有高氨氮、有机物和磷的废水先进入厌氧消化反应器，利用水解酸化的小分子有机物为后续的短程消化和反硝化过程提供电子。在连续流缺氧储碳/好氧短程硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统中缺氧段微生物将小分子有机碳源贮存胞内，聚磷菌释放磷，好氧段短程硝化将氨氮(NH₄⁺-N)转化为亚硝态氮(NO₂^—N)进一步通过厌氧氨氧化过程使NH₄⁺-N和NO₂^--N转为N₂去除，同时聚磷菌吸收磷并通过排泥去除。其含有硝酸盐的出水再进入短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，通过短程反硝化过程硝态氮(NO₃^—N)转化为NO₂^--N，再通过消化液中NH₄⁺-N与碳源的补充在连续流短程反硝化厌氧氨氧化系统中，实现养殖废水中氮素的深度脱除。

发明的目的是通过以下技术方案来实现的：