一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低c/n城市污水的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，屬于污水生物處理技術領域，具體是城市生活污水首先進入吸附池，通過曝氣混合使污水中大部分有機物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器，部分污泥進入發酵池；硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器進水后曝氣，使氨氮轉化為硝酸鹽氮，然后栗入發酵池上清液，缺氧攪拌，利用發酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發酵液中氨氮進行厭氧氨氧化反應，實現生活污水中總氮的高效去除。本發明充分利用生活污水中碳源，污泥產率低，工藝簡單易控制，是一種低能耗、高效、穩定的處理低C/N城市污水新途徑。
技術背景
[0002]隨著經濟水平迅速發展，污水的排放量也日益增加，而水體中氮、磷過量會導致富營養化等一系列環境問題，嚴重影響日常生活和水體環境，水體氮、磷排放標準的嚴格化是當今各國的發展趨勢。傳統的脫氮方法一般是通過硝化、反硝化過程實現的，在處理低C/N生活污水時，這一過程需要曝氣量高、額外投加碳源和堿度，而其污水脫氮效率并不能滿足嚴格的排放標準。研究和開發高效、經濟的除磷脫氮工藝已成為當前城市污水處理技術研究的熱點。
[0003]碳源不足是我國污水處理廠生物脫氮過程中普遍存在的問題，反硝化過程C/N需要大于4以上才能將硝酸鹽氮還原為氮氣，城市污水中的碳源成分比較復雜，需進一步水解后才能被反硝化菌利用，在此過程中，很大部分進水碳源被用于合成微生物有機體或被以溶解氧為電子受體的微生物所消耗。因此，如何將進水中的碳源富集、優質轉化，并應用于反硝化生物脫氮是一個很好的研究方向。
[0004]在生物脫氮除磷過程會產生大量剩余污泥，其中含有大量有機物，直接進行焚燒或填埋處理不僅會對環境產生其他方面影響而且也浪費了這部分有機資源。通過微生物的作用將其中蛋白質等復雜有機物轉化為短鏈脂肪酸，再應用于污水生物處理，作為所需的有機碳源，不僅可以減少污泥產量，使污泥得到資源化利用，減少了對環境的污染，又能夠節省外加碳源費用，提高了污水生物脫氮效果，是一種污水處理廠提高處理效果、降低運行成本的新途徑。
[0005]通過異養菌吸附的方式富集城市污水中的有機物，再將剩余污泥發酵后的有機碳源作為低C/N比污水的補充碳源，實現硝化、反硝化與厭氧氨氧化工藝的耦合，可以達到污泥減量和資源化利用。同時厭氧氨氧化工藝在處理低C/N比污水中具有明顯優勢，其反應在厭氧條件下進行，以NO2 -N為電子受體，將NH/-N氧化為N2，過程中無需供氧和有機碳源，厭氧氨氧化菌的代謝活性較高，對基質親和力較強，節省反應器容積。而采用部分反硝化的方法將廢水中的NO3 -N還原為NO2 -N的方法為厭氧氨氧化提供了基質NO2 -N，與短程硝化工藝相比，該方法可以獲得穩定的亞硝酸鹽積累，而且操作簡單容易實現。此方法可以大大降低運行費用，達到污泥減量和資源化的目的，同時提高處理效果，操作易實現，是一種經濟高效的低C/N比污水脫氮方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了解決上述技術問題，提出了一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，具體是城市生活污水首先進入吸附池，通過曝氣混合使污水中大部分有機物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器，部分污泥進入發酵池；硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器進水后低氧曝氣，進行同步短程硝化厭氧氨氧化；由于短程硝化沒有嚴格控制，會有部分氨氮全程硝化，反應結束后反應器中硝酸鹽氮含量很高，此時栗入發酵池上清液，缺氧攪拌，利用發酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發酵液中氨氮進行厭氧氨氧化反應，實現生活污水中總氮的高效去除。
[0007]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置，其特征在于:
[0008]包括原水箱(1.1)、吸附池(I)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)、發酵池(3)、污泥脫水機(3.3)、發酵液儲備箱(3.5);原水箱(1.1)通過第一蠕動栗(1.2)與吸附池(I)連接；中間水箱(2.1)通過第一排水閥(1.5)、第二蠕動栗(2.2)與吸附池(I)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)連接；吸附池(I)通過第三蠕動栗(1.6)與發酵池(3)連接；發酵池(3)通過第四蠕動栗(3.2)與污泥脫水機(3.3)連接；發酵液儲備箱(3.5)通過第五蠕動栗(3.4)、第六蠕動栗(2.8)與污泥脫水機(3.3)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)連接；吸附池(I)設有曝氣頭(1.3)、第一排水閥(1.5);硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)設有攪拌器(2.3)、曝氣頭(2.4)、D0在線測定儀(2.7)、第二排水閥(2.9);發酵池(3)設有攪拌器(3.1);空氣栗(1.4)與曝氣頭(1.3)連接；空氣栗(2.5)通過氣體轉子流量計(2.6)與曝氣頭(2.4)連接。
[0009]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)接種城市污水廠剩余污泥于吸附池中，控制接種后反應器內污泥濃度為2000mg/L?4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥、部分反硝化污泥和厭氧氨氧化污泥于硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器中，三種接種污泥質量濃度MLVSS比例為1: 1:2?1:1:4，控制接種后反應器內污泥質量濃度為2000mg/L?4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥于發酵池中，控制接種后反應器內污泥質量濃度為10000mg/L?20000mg/L。
[0011]2)將城市污水栗入吸附池中，曝氣20?60min，控制溶解氧濃度在I?2mg/L，沉淀后將出水排入中間水箱，排水比40 %?60 %。
[0012]3)將中間水箱中污水栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器中，控制溶解氧濃度在0.2?0.5mg/L，邊曝氣邊攪拌4?8h。
[0013]4)停止曝氣，通過蠕動栗將發酵液儲備箱中的發酵上清液栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器，缺氧攪拌2?4h。沉淀20?60min后排水，排水比40%?60%。
[0014]5)將吸附池中部分污泥栗入發酵池中，在密閉的條件下進行厭氧水解酸化產生短鏈脂肪酸，運行時維持污泥濃度MLSS在10000?20000mg/L，溫度控制在25?30°C，反應過程中進行厭氧攪拌，調節攪拌器轉速為100?150r/min，厭氧水解酸化時間為5?7天，然后將泥水混合液栗入污泥脫水機。
[0015]6)污泥脫水機利用離心沉降的原理將污泥和發酵液進行分離，脫水后的發酵液通過管道由蠕動栗送入發酵液儲備箱中。
[0016]所述的步驟I)中部分反硝化污泥能在反硝化過程中將硝酸鹽氮轉化為亞硝酸鹽氮，轉化百分比穩定維持在80%?90% ;
[0017]所述的步驟2)中的城市污水為低C/N比污水，NH/-N = 50?80mg/L，COD = 100?280mg/L ；
[0018]技術原理
[0019]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法解決了城市污水C/N不足的問題。城市污水中大部分有機物難以直接生物降解，因此利用異養菌吸附部分有機物，然后將吸附后的污泥發酵產酸提供碳源，充分利用了城市污水中的碳源。吸附有機物后的污水栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器，先低氧曝氣，進行短程硝化反應將污水中氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，同時進行厭氧氨氧化反應自養脫氮，然后栗入發酵上清液，利用接種的具有高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥及發酵液中的有機物，將反應器內的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時利用接種的厭氧氨氧化污泥，同步將發酵液中的氨氮去除，實現低C/N城市污水的高效脫氮。
[0020]本發明涉及的一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法具有以下優點:
[0021]I)利用活性污泥吸附污水中有機物，不僅提高了城市污水中有機物的可生物降解性，還大大提高了污泥發酵產酸率，利用污水廠自身排放的污泥產碳源，降低運行成本，同時實現污泥減量；
[0022]2)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器中短程硝化過程只通過低溶解氧控制，不需要嚴格的短程硝化，亞硝酸鹽積累率在40?70%即可，反應條件易控制；
[0023]3)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器可將發酵液中的高濃度氨氮去除，無需通過投加藥劑等操作來降低發酵液中氨氮的濃度，節省運行費用，簡化操作過程；
[0024]4)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器中反硝化菌有較高的亞硝酸鹽積累率，運行效果穩定，反硝化菌將厭氧氨氧化反應產生的硝酸鹽氮還原，提高出水水質；
[0025]5)整個系統運行操作簡單，處理效果好，出水總氮維持在較低水平。
【附圖說明】
[0026]圖1是碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實例對本發明作進一步說明:
[0028]如圖1所示，一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置，其特征在于:包括原水箱(1.1)、吸附池(1)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)、發酵池(3)、污泥脫水機(3.3)、發酵液儲備箱(3.5);原水箱(1.D通過第一蠕動栗(1.2)與吸附池(I)連接；中間水箱(2.1)通過第一排水閥(1.5)、第二蠕動栗(2.2)與吸附池⑴、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應器(2)連接；吸附池(I)通過第三蠕動栗(1.6)與發酵池(3)連接；發酵池(3)通過第四蠕動栗(3.2)與污泥脫水機(3.3)連接；發酵液儲備箱(3