專利名稱：連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮方法
技術領域：
本發明涉及一種連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮方法，屬于污水生物處理技術領域。
背景技術：
水體富營養化日益嚴重，使城市水環境惡化，甚至造成飲用水水源供應中斷，嚴重影響了工業生產與居民的日常生活，造成了巨大的直接和間接經濟損失。污水中氮磷排放是引起水體富營養化的重要原因，因此為了控制水體富營養化而興建了大量的污水處理廠。現有污水處理廠屬于能耗大戶，在能源危機不斷凸顯的背景下，如何在實現高效脫氮的同時降低水處理能耗，降低處理費用，對于污水處理的可持續發展有著重要意義。現有污水生物脫氮技術需要利用有機物作為反硝化碳源才能達到污水總氮去除的目的，因此污水中的大部分被用于反硝化碳源，而使得用于產甲烷的有機物量減少。厭氧氨氧化菌的發現為污水自養脫氮成為可能，因為厭氧氨氧化菌可以利用亞硝酸鹽氧化氨氮生成氮氣，而無需有機物作為碳源。現有厭氧氨氧化技術的研究與應用主要集中在高溫高氨氮廢水處理中，而城市污水厭氧氨氧化脫氮技術的研究應用非常有限。

發明內容
本發明的目的就是為了通過將厭氧氨氧化技術應用于城市污水處理廠，來降低污水廠處理能耗，提高污水廠能量回收率，而提出了一種連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮方法。該方法首先通過生物吸附作用將污水中的有機物富集至活性污泥，而后通過短程硝化/厭氧氨氧化自養脫氮技術在無有機物的條件下去除城市污水中的氨氮。本發明的目的是通過以下解決方案來解決的:連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮裝置，設有城市污水 原水箱1、生物吸附反應器2、1# 二沉池3、短程硝化厭氧氨氧化反應器4、2# 二沉池5 ;城市污水原水箱I設有溢流管1.1和放空管1.2 ;城市污水原水箱I通過進水泵2.1與生物吸附反應器2進水管相連接；生物吸附反應器2分為數個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室，設置有空壓機2.7、氣體流量計2.6、氣量調節閥2.5和曝氣頭2.2 ;生物吸附反應器2通過1# 二沉池連接管2.4與1# 二沉池3連接;1# 二沉池3通過污泥回流泵2.3與生物吸附反應器2進水管相連接;1# 二沉池3出水管與后續短程硝化厭氧氨氧化反應器4連接；短程硝化厭氧氨氧化反應器4分為5個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室；格室依次為缺氧區、好氧區、缺氧區、好氧區、缺氧區；缺氧區設有攪拌器4.4 ;好氧區設有曝氣頭4.1 ;短程硝化厭氧氨氧化反應器4通過2# 二沉池連接管4.3與2# 二沉池5連接；2# 二沉池5通過污泥回流泵4.2與短程硝化厭氧氨氧化反應器4進水管相連接。城市污水在此裝置中的處理流程為:城市污水與1# 二沉池回流污泥一起進入生物吸附反應器，通過活性污泥吸附作用將水中的有機物吸附至活性污泥，從而達到將水中有機物富集至污泥中的目的；生物吸附反應器出水與2# 二沉池回流污泥一起進入短程硝化厭氧氨氧化反應器的缺氧區，在此利用污泥污水中殘余的有機物作為碳源，發生反硝化作用將回流污泥中的硝態氮還原為氮氣；而后進入好氧區，將部分氨氮轉化為NO- 2-N，再進入缺氧區發生厭氧氨氧化作用，將氨氮和NO- 2-N轉化為氮氣和硝態氮；而后再次進入好氧區和缺氧區，重復以上作用；最終達到將氮從污水中脫除的目的。連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮裝置實現穩定高效城市污水自養生物脫氮的方法，其特征在于包括以下內容:I)啟動系統:接種城市污水廠活性污泥投加至生物吸附反應器2，使污泥濃度達到1500-4000mg/L ;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥混合后投加至短程硝化厭氧氨氧化反應器4，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率比值為0.8:1-1.2:1，且使污泥濃度達到3000-6000mg/L ;同時向短程硝化厭氧氨氧化反應器4投加粉末活性炭300_2000mg/L ；2)運行時調節操作如下:2.1)生物吸附反應器2污泥回流比控制在50-100%，溶解氧濃度控制在
0.5-2.0mg/L，水力停留時間HRT控制在20_60min，污泥齡控制在1_3天；2.2)短程硝化厭氧氨氧化反應器4污泥回流比控制在30-100%，污泥SVI值高時增加污泥回流比；2.3)短程硝化厭氧氨氧化反應器4好氧區與缺氧區體積比為0.5:1-5:1，好氧區溶解氧濃度控制在0.2-0.5mg/L ； 2.4)當短程硝化厭氧氨氧化反應器4缺氧區亞硝酸氮濃度>lmg/L，降低好氧區溶解氧，或減少好氧區水力停留時間。本發明連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮的方法，與現有工藝相比具有以下優勢:I)將城市污水中有機物通過生物吸附作用富集至污泥中，隨后將富含有機物的活性污泥通過厭氧發酵產甲烷，從而提高實現污水能量回收率；2)短程硝化厭氧氨氧化反應器中僅有部分區域需要供氧，且溶解氧濃度在
0.2-0.5mg/L范圍內，所以可以實現曝氣量的大幅降低，最終達到污水處理能耗的降低；3)與傳統生物脫氮工藝相比，本方法通過降低污水處理能耗，提高污水中能量回收率，有望使城市污水廠實現能量自給或能量外供；4)本方法通過設置缺氧/好氧交替運行，實現同步短程硝化厭氧氨氧化，從而保持反應器中亞硝酸鹽濃度較低，避免厭氧氨氧化菌活性受到抑制，同時可以降低反應過程中溫室氣體N2O的產生量。


圖1為本發明連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮裝置結構示意圖。圖中I為城市污水原水箱、2為生物吸附反應器、3為1# 二沉池、4為短程硝化厭氧氨氧化反應器、5為2# 二沉池；1.1為城市污水原水箱溢流管，1.2為城市污水原水箱放空管；2.1為生物吸附反應器進水泵，2.2為生物吸附反應器曝氣頭，2.3為生物吸附反應器污泥回流泵，2.4為1# 二沉池連接管，2.5為氣量調節閥，2.6為氣體流量計，2.7為空壓機，
3.1為生物吸附反應器回流污泥管閥門，3.2為排泥管閥，4.1為短程硝化厭氧氨氧化反應器曝氣頭，4.2為短程硝化厭氧氨氧化反應器污泥回流泵，4.3為2# 二沉池連接管，4.4為短程硝化厭氧氨氧化反應器攪拌器，5.1為短程硝化厭氧氨氧化反應器回流污泥管閥門，5.2為2# 二沉池排泥管閥門。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明:連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮裝置設有城市污水原水箱1、生物吸附反應器2、1# 二沉池3、短程硝化厭氧氨氧化反應器4、2# 二沉池5 ;城市污水原水箱I設有溢流管1.1和放空管1.2 ;城市污水原水箱I通過進水泵2.1與生物吸附反應器2進水管相連接；生物吸附反應器2分為數個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室，設置有空壓機2.7、氣體流量計2.6、氣量調節閥2.5和曝氣頭2.2 ;生物吸附反應器2通過1# 二沉池連接管2.4與1# 二沉池3連接;1# 二沉池3通過污泥回流泵2.3與生物吸附反應器2進水管相連接;1# 二沉池3出水管與后續短程硝化厭氧氨氧化反應器4連接；短程硝化厭氧氨氧化反應器4分為5個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室；格室依次為缺氧區、好氧區、缺氧區、好氧區、缺氧區；缺氧區設有攪拌器4.4 ;好氧區設有曝氣頭4.1 ;短程硝化厭氧氨氧化反應器4通過2# 二沉池連接管4.3與2# 二沉池5連接；2# 二沉池5通過污泥回流泵4.2與短程硝化厭氧氨氧化反應器4進水管相連接。試驗采用北京工業大學家屬區生活污水作為原水，具體水質如下:C0D濃度為100-200mg/L ；NH+ 4-N 濃度為 60_90mg/L，NO- 2_N < 0.5mg/L，NO- 3_N < 0.5mg/L。試驗系統如圖1所示，各反應器均采用有機玻璃制成，生物吸附反應器有效體積為16L，均分為2個格室；短程硝化厭氧氨氧化反應器中每格室體積為8L，總有效容積為40L。具體操作如下:I)啟動系統:接種城市污水廠活性污泥投加至生物吸附反應器2，使污泥濃度達到2000mg/L ;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥混合后投加至短程硝化厭氧氨氧化反應器4，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率比值為0.8:1-1.2:1，且使污泥濃度達到4000mg/L ;同時向短程硝化厭氧氨氧化反應器4投加粉末活性炭500mg/L ；2)運行時調節操作如下:2.1)生物吸附反應器2污泥回流比控制在50%，溶解氧濃度控制在0.5-2.0mg/L,水力停留時間HRT控制在60min，污泥齡控制在2天；2.2)短程硝化厭氧氨氧化反應器4污泥回流比控制在30-100%，污泥SVI值高時增加污泥回流比；2.3)短程硝化厭氧氨氧化反應器4好氧區與缺氧區體積比為1: 1，好氧區溶解氧濃度控制在0.2-0.5mg/L ；2.4)當短程硝化厭氧氨氧化反應器4缺氧區亞硝酸氮濃度>lmg/L，降低好氧區溶解氧，或減少好氧區水力停留時間。

試驗結果表明:運行穩定后，生物吸附反應器出水COD濃度為31_67mg/L，NH+4-N 濃度 44-80mg/L，NO- 2-N 濃度為 0.1-5.0mg/L, NO- 3-N 濃度 0.1-1.5mg/L ;短程硝化厭氧氨氧化反應器出水COD濃度為30-65mg/L, NH+ 4_N濃度l-10mg/L，NO- 2_N濃度為0-3.0mg/L, NO- 3-N 濃度 1.0-7.2mg/L, TN 大部分時間可低于 15mg/L。
權利要求
1.續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮方法，其特征在于，應用如下裝置:設有城市污水原水箱(1)、生物吸附反應器(2)、1# 二沉池(3)、短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)、2# 二沉池(5);城市污水原水箱(I)設有溢流管(1.1)和放空管(1.2);城市污水原水箱(I)通過進水泵(2.1)與生物吸附反應器(2)進水管相連接；生物吸附反應器(2)分為數個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室，設置有空壓機(2.7)、氣體流量計(2.6)、氣量調節閥(2.5)和曝氣頭(2.2);生物吸附反應器(2)通過1# 二沉池連接管(2.4)與1# 二沉池(3)連接；1# 二沉池(3)通過污泥回流泵(2.3)與生物吸附反應器(2)進水管相連接二沉池(3)出水管與后續短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)連接；短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)分為5個格室，按照水流方向上下交錯設置過流孔連接各個格室；格室依次為缺氧區、好氧區、缺氧區、好氧區、缺氧區；缺氧區設有攪拌器(4.4);好氧區設有曝氣頭(4.1);短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)通過2# 二沉池連接管(4.3)與2# 二沉池(5)連接；.2# 二沉池(5)通過污泥回流泵(4.2)與短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)進水管相連接； 方法的步驟為: O啟動系統:接種城市污水廠活性污泥投加至生物吸附反應器(2)，使污泥濃度達到.1500-4000mg/L;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥混合后投加至短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率比值為0.8:1-1.2:1，且使污泥濃度達到3000-6000mg/L ;同時向短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)投加粉末活性炭300_2000mg/L ； .2)運行時調節操作如下: .2.1)生物吸附反應器(2)污泥回流比控制在50-100%，溶解氧濃度控制在0.5-2.0mg/L，水力停留時間HRT控制在20-60min，污泥齡控制在1_3天； .2.2)短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)污泥回流比控制在30-100%，污泥SVI值高時增加污泥回流比； .2.3)短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)好氧區與缺氧區體積比為0.5:1-5:1，好氧區溶解氧濃度控制在0.2-0.5mg/L ； .2.4)當短程硝化厭氧氨氧化反應器(4)缺氧區亞硝酸氮濃度>lmg/L，降低好氧區溶解氧，或減少好氧區水力停留時間。
全文摘要
連續流城市污水短程硝化+厭氧氨氧化脫氮方法屬于污水領域。城市污水首先進入生物吸附反應器，通過活性污泥吸附作用將水中的有機物吸附至活性污泥，而后進入短程硝化厭氧氨氧化反應器的缺氧區發生反硝化和厭氧氨氧化作用，去除污水中殘余的有機物和回流污泥中的硝態氮；而后進入好氧區發生短程硝化，再進入缺氧區發生厭氧氨氧化作用；而后再次進入好氧區和缺氧區，重復以上作用；最終達到將氮從污水中脫除的目的。
文檔編號C02F9/14GK103086568SQ20131000110
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月2日 優先權日2013年1月2日
發明者王淑瑩, 馬斌, 彭永臻, 包鵬, 李夕耀 申請人:北京工業大學