申请日2010.07.02
公开(公告)日2012.01.04
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨氧化工艺，属于环境工程中废水处理技术领域。其特征是串联第2水解区和好氧硝化区为反硝化氨氧化工艺提供硝态氮电子受体，并联第2水解区为反硝化氨氧化工艺提供挥发性脂肪酸和氨氮，并最终在反硝化氨氧化反应区实现无需外加碳源的自养脱氮。本发明的效果和益处是：提高氮素污染物去除效果，无需外加碳源，减少曝气能耗和污泥产量，且较传统硝化反硝化工艺减少温室气体排放;一体式折流板导流的箱式反应器设计以及无需污泥回流的流程设计可有效减少占地面积，大幅度降低操控复杂程度。
翻译权利要求书
1.一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨氧化工艺，其特征 在于：
a)反应器由第1水解区(2)、第2水解区(1)、好氧硝化区(3)、反硝化 氨氧化反应区(4)组成;
b)第1水解区(2)与好氧硝化区(3)串联运行，为反硝化氨氧化反应区 (4)的反硝化氨氧化反应提供电子受体;
c)第1水解区(2)与第2水解区(1)并联运行，通过液体流量计(10) 控制进水比例;
d)第2水解区(1)出水进入反硝化氨氧化反应区(4)，为反硝化氨氧化 反应提供挥发性脂肪酸和氨氮。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨 氧化工艺，其特征为：第1水解区(2)、第2水解区(1)和反硝化氨氧化 反应区(4)顶盖密封，顶盖设有排气口(13)。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨 氧化工艺，其特征为：反硝化氨氧化反应区(4)设置无纺布填料(7)，第 1水解区(2)、第2水解区(1)和好氧硝化区(3)设置半软性填料(6)。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨 氧化工艺，其特征为：第1水解区(2)和好氧硝化区(3)的容积可通过隔 板(5)位置变换调节。
说明书
一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化水解-反硝化氨氧化工艺
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及低碳氮比废水处理技术，特别涉及针 对低碳氮比废水的低能耗自养脱氮功能的实现方法。
背景技术
低碳氮比废水主要包括高浓度氨氮废水(如化肥、焦化、石化、制药、食 品废水等)以及因居民生活质量提高导致碳氮比日趋下降的城市生活污水。传 统脱氮工艺需要经硝化工艺将氨氮转化为硝酸盐，然后经由反硝化工艺脱氮。 但硝化工艺需氧量高，能耗大;反硝化工艺需要有机碳源作为电子供体，对于 低碳氮比废水，目前污水处理厂通常投加甲醇作为外加碳源，造成运行成本提 高。
20世纪80年代末厌氧氨氧化菌的发现，为单级自养生物脱氮工艺的开发提 供了依据。厌氧氨氧化是指在厌氧条件或缺氧条件下，厌氧氨氧化菌直接以氨 氮作为电子供体，以亚硝酸盐作为电子受体，将氨氮、亚硝酸盐转化为氮气的 生物氧化过程。厌氧氨氧化是目前已知的最经济的生物脱氮途径，与传统硝化 反硝化技术相比具有需氧量低、运行费用低和不需外加碳源等优点，且由于不 产生温室气体，被称为可持续脱氮技术。但当进水中含有有机物时，厌氧氨氧 化菌活性会被废水中有机物成分所抑制;且厌氧氨氧化工艺进水对于氨氮和亚 硝酸盐有比较严格的比例要求，导致其前处理半硝化阶段控制困难;此外，废 水经由厌氧氨氧化工艺处理后，会产生一定量的硝酸氮，不能使出水满足日益 严格的城市污水排放标准。
2006年，Kalyuzhnyi等人提出了反硝化氨氧化(DEnitrifying AMmonium Oxidation，DEAMOX)技术。反硝化氨氧化技术是在厌氧生物膜内把厌氧氨氧 化过程和以挥发性脂肪酸作为电子受体将硝酸氮生成亚硝酸氮的短程反硝化过 程相结合，不再需要操控困难的半硝化阶段，且出水总氮浓度可有效降低。目 前研究中，以反硝化氨氧化技术为核心的废水处理工艺流程复杂，需多个反应 器及污泥回流，操控难度较大，灵活性不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种低能耗处理低碳氮比废水的一体化工艺，该工艺 可以实现进水含碳条件下的自养微生物脱氮，能够充分有效去除氮素污染物质， 同时降低能耗、节约成本、操作简单、易于实现。
实现本发明所述低能耗处理低碳氮比废水的一体化工艺的技术方案是：
运行低能耗处理低碳氮比废水一体化工艺的反应器由第1水解区、第2水 解区、好氧硝化区和反硝化氨氧化反应区组成。厌氧水解区和反硝化氨氧化区 顶盖密封，顶盖设有排气口;好氧硝化区设有曝气头，通过曝气机提供硝化过 程所需氧气。反硝化氨氧化反应区设置无纺布填料用以吸附附着厌氧氨氧化菌 和反硝化菌混合微生物群落，其它各区设置半软性填料以形成生物膜、增加生 物量。反应器还设置温控装置。
反应器进水由流量计控制按比例分别进入并联运行的第1水解区和第2水 解区，废水中有机物水解产生挥发性脂肪酸(VFA)。第1水解区与好氧硝化区 串联，以折流板导流，使经过水解降低有机负荷的废水在好氧硝化区完成硝化 过程，将氨氮氧化为硝酸盐或亚硝酸盐，汇同并联运行的第2水解区出水进入 反硝化氨氧化反应区。反硝化氨氧化反应区无纺布填料上接种厌氧氨氧化菌和 反硝化菌的混合微生物群落，利用第1水解区+好氧硝化区出水中硝酸盐为电子 受体，以第2水解区中挥发性脂肪酸为电子供体发生短程反硝化生成亚硝酸盐 后，与第2水解区出水中氨氮完成厌氧氨氧化自养脱氮。其中，第1水解区和 好氧硝化区的容积可通过隔板位置变换调节。
本发明的效果和益处是：厌氧水解与最新废水处理技术反硝化氨氧化相结 合，实现对于低碳氮比废水的自养脱氮处理，提高氮素污染物去除效果，无需 外加碳源，减少曝气能耗和污泥产量，且较传统硝化反硝化工艺减少温室气体 排放;一体式折流板导流的箱式反应器设计以及无需污泥回流的流程设计可有 效减少占地面积，大幅度降低操控复杂程度。