申请日2016.04.17
公开(公告)日2016.06.15
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮装置和方法。所述装置包括：原水水箱、进水泵、A段生物膜反应器、O段生物膜反应器、硝化液内回流泵。原水水箱为一封闭箱体，设有溢流管和放空管;A段生物膜反应器呈柱形，按照水流方向分为下段和上段两部分，下段为短程反硝化生物膜，上段为厌氧氨氧化生物膜;O段生物膜反应器呈柱形，填充硝化生物膜。所述方法是A段生物膜反应器下段实现短程反硝化，利用污水中的有机碳源，将回流硝化液携带的硝态氮还原为亚硝态氮;上段生物膜实现厌氧氨氧化，将污水中的部分氨氮和短程反硝化积累的亚硝态氮转化为氮气;O段生物膜反应器将污水中剩余氨氮氧化为硝态氮，实现低C/N污水的高效脱氮。
权利要求书
1.一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮装置，其特征在于：设有原水水箱(1)、A段生物膜反应器(2)、O段生物膜反应器(3);原水水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2);原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与进水阀(2.2)相连接;A段生物膜反应器(2)呈柱形，按照水流方向分为下段和上段两部分，下段添加短程反硝化生物膜(2.5)，上段添加厌氧氨氧化生物膜(2.6);A段生物膜反应器出水管(2.8)通过O段生物膜反应器进水阀(3.2)与O段生物膜反应器(3)连接;O段生物膜反应器(3)呈柱形，添加硝化生物膜;硝化液内回流泵(3.1)通过硝化液内回流阀(2.3)与A段生物膜反应器(2)连接，最终出水通过O段生物膜反应器出水管(3.4)排放。
2.应用如权利要求1所述装置实现低C/N污水高效脱氮的方法，其特征包括以下内容：
1)启动系统：接种具有短程反硝化生物膜，投加到A段生物膜反应器下部，其体积占整个A段生物膜反应器反应区体积的20-40%;接种厌氧氨氧化生物膜投加到A段生物膜反应器上部，其体积占整个A段生物膜反应器反应区体积的40-80%;接种硝化生物膜，投加到O段生物膜反应器，其体积占整个O段生物膜反应器反应区体积的80-100%;
2)运行时调节操作如下：
2.1)A段生物膜反应器水力停留时间为2-6h，O段生物膜反应器水力停留时间为0.5-3h;
2.2)O段生物膜反应器内溶解氧浓度为0.5-1.5mg/L;
2.3)硝化液内回流比为200-400%，当系统出水硝态氮浓度大于15mg/L时，提高硝化液内回流比，当系统出水硝态氮浓度小于8mg/L时，降低硝化液内回流比。
说明书
一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮装置和方法
技术领域
本发明涉及一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮装置和方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
目前污水生物脱氮大多采用传统的生物硝化反硝化脱氮技术，且反硝化过程中需要有机碳源作为电子供体，将氮氧化物还原为氮气。因此含有机碳源不足的低C/N污水难以高效脱氮，为了达标排放，需要投加外碳源来提高脱氮效果，从而增加了污水处理费用。
传统的生物反硝化过程是依次通过反硝化菌种的硝态氮还原酶、亚硝态氮还原酶、一氧化氮还原酶和氧化亚氮还原酶作用逐步将硝态氮还原为氮气。最新研究表明部分反硝化菌只能分泌硝态氮还原酶，从而使得亚硝态氮的还原速率小于硝态氮的还原速率，导致反硝化过程中出现亚硝态氮的积累，即发生了短程反硝化现象。
厌氧氨氧化过程是在无需氧和有机碳源的条件下，以氨氮作为电子受体，将亚硝态氮还原为氮气，最终实现自养脱氮。如果将上述短程反硝化与厌氧氨氧化结合，则可降低生物脱氮对有机碳源的需求。因此，开发短程反硝化厌氧氨氧化脱氮技术有望为低C/N污水高效脱氮提供解决方案，同时可满足低碳经济和达标排放的宗旨。
发明内容
本发明的目的就是针对低C/N污水生物脱氮碳源不足的问题，提出一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮的装置与方法。
本发明的技术方案为：提供了一种处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮的装置：设有原水水箱1、A段生物膜反应器2、O段生物膜反应器3;原水水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2;原水水箱1通过进水泵2.1与A段生物膜反应器进水阀2.2相连接;A段生物膜反应器2呈柱形，按照水流方向分为下段和上段两部分，下段为短程反硝化生物膜2.5，上段为厌氧氨氧化生物膜2.6;A段生物膜反应器出水管2.8通过O段生物膜反应器进水阀3.2与O段生物膜反应器3连接，O段生物膜反应器3呈柱形，填充硝化生物膜，硝化液内回流泵3.1通过硝化液内回流阀2.3与A段生物膜反应器2连接，最终出水通过O段生物膜反应器出水管3.4排放。
本发明提供的处理低C/N污水的A/O生物膜脱氮方法，包括以下步骤：方法的步骤为：
1)启动系统：接种具有短程反硝化生物膜，投加到A段生物膜反应器下部，其体积占整个A段生物膜反应器反应区体积的20-40%;接种厌氧氨氧化生物膜投加到A段生物膜反应器上部，其体积占整个A段生物膜反应器反应区体积的40-80%;接种硝化生物膜，投加到O段生物膜反应器，其体积占整个O段生物膜反应器反应区体积的80-100%。
2)运行时调节操作如下：
2.1)A段生物膜反应器水力停留时间为2-6h，O段生物膜反应器水力停留时间为0.5-3h;
2.2)O段生物膜反应器内溶解氧浓度为0.5-1.5mg/L;
2.3)硝化液内回流比为200-400%，当系统出水硝态氮浓度大于15mg/L时，提高硝化液内回流比，当系统出水硝态氮浓度小于8mg/L时，降低硝化液内回流比。
技术原理：
低C/N污水在此装置中的处理流程为：首先使低C/N污水进入A段生物膜反应器下段的短程反硝化生物膜，该生物膜上的反硝化菌利用原水中的有机碳源，将回流硝化液的硝态氮还原为亚硝态氮。而后通过上段的厌氧氨氧化生物膜时，污水中的部分氨氮和亚硝态氮被生物膜上的厌氧氨氧化菌转化为氮气。A段生物膜反应器的出水再次进入O段生物膜反应器，污水水中剩余的氨氮被生物膜上的硝化菌氧化为硝态氮，最终实现连续流低C/N污水高效脱氮，降低污水处理费用。
本发明基于反硝化提供亚硝酸盐强化污水厌氧氨氧化自养脱氮，与传统生物脱氮工艺相比具有以下优势：
1)由于污水中的氨氮部分通过厌氧氨氧化去除，所以仅有剩余部分氨氮需要好氧硝化，节省了系统运行能耗。
2)短程反硝化的终产物是亚硝态氮，避免了亚硝态氮转化为氮气的途径，缩短了反硝化过程，因此可降低反硝化消耗的有机碳源量。
3)该生物膜反应器是柱状反应器，使得占地面积降低。
4)生物膜反应器生物量高，负荷高，产泥量低，可减少污泥处置费用。