通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法

　　申请日2018.11.21

　　公开(公告)日2019.02.22

　　IPC分类号C02F3/30; C02F101/16

　　摘要

　　通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法属于城市生活污水生物处理领域。该装置主要由污泥厌氧发酵反应器，污水原水水箱，污泥发酵物贮存箱，污水处理连续流UCT反应器，二沉池组成。城市生活污水中碳源不足，难以实现稳定的短程反硝化。污泥发酵在水解产酸阶段产生的多种短链脂肪酸极易被利用，该方法在不需要投加外碳源条件下，通过污泥发酵物中的短链脂肪酸为生物除磷和短程反硝化提供大量易被降解的碳源，为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮，同时可以达到节能降耗，污泥减量的目的。

　　权利要求书

　　1.通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的系统，其特征在于：包括污水原水水箱(1)、污泥发酵物贮存桶(2)、污水处理连续流反应器(3)、沉淀池(4);污水原水水箱通过进水管(1.1)和进水蠕动泵(1.2)与连续流反应器(3)相连;污泥发酵物贮存箱(2)通过投加管(2.1)和蠕动泵(2.2)与连续流反应器(3)相连;污水处理连续流反应器(3)包括厌氧段(3.1)、缺氧段(3.2)以及好氧段(3.3)，厌氧段(3.1)：缺氧段(3.2)：好氧段(3.3)的容积比为2:3:4;厌氧(3.1)段设有厌氧搅拌器(3.4);好氧段(3.3)采用气泵(3.5)、曝气管(3.6)和曝气头(3.7)持续曝气;缺氧段(3.2)设有缺氧搅拌器(3.8)，缺氧段设有海绵填料架(3.9)，填充比为30%～40%，厌氧氨氧化菌以固定膜的形式生长于活性生物填料上;污水处理连续流反应器(3)通过出水管(4.1)与沉淀池(4)相连;沉淀池中的污泥通过污泥回流管(4.2)和污泥回流泵(4.3)与污水处理连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)的第一格连接;缺氧段(3.2)中的最后一格通过回流管(4.4)和回流泵(4.5)与厌氧段(3.1)第一格连接;好氧段(3.3)最后一格通过硝化液回流管(4.6)和硝化液回流泵(4.7)与缺氧段(3.2)的第一格连接。

　　2.应用如权利要求1所述系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　1)接种城市污水厂二沉池回流污泥于污水处理连续流反应器(3)中，保持连续流反应器污泥浓度在3000mg/L～5000mg/L;污泥发酵物指用城市污水厂二沉池回流污泥在pH10±0.2、污泥浓度在8500～10000mg/L、温度在30±2℃、停留时间为6～8天的条件下发酵产生的物质;

　　2)原水通过进水蠕动泵(1.2)与来自缺氧段(3.2)最后一格的回流污泥一同进入厌氧段(3.1)第一格，回流比为100%～150%;厌氧段(3.1)设有厌氧搅拌器(3.4)，进行厌氧搅拌，水力停留时间为2～4h;

　　3)混合液由厌氧段末端流入缺氧段(3.2)首端，将污泥发酵物通过蠕动泵(2.2)泵入到连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)第一格，其中每日投加污泥发酵物的量与每日进水量体积比为1/80～1/75，设有缺氧搅拌器(3.8)进行缺氧搅拌，水力停留时间为4～5h;在缺氧段(3.2)放置厌氧氨氧化海绵填料架(3.9)，进行厌氧氨氧化反应;

　　4)混合液从缺氧段(3.2)最后一格进入好氧段(3.3)，开启气泵，通过曝气盘控制水中溶解氧为1.5-5.0mg/L，好氧水力停留时间为2～4h;

　　5)硝化液从好氧段(3.3)最后一格通过硝化液回流管(4.6)和硝化液回流泵(4.7)回流到缺氧段(3.2)的第一格，回流比为200%;

　　6)混合液从好氧段(3.3)流出进入沉淀池(4)进水泥水分离，上清液排入排水管道，沉淀污泥通过污泥回流管(4.2)和污泥回流泵(4.3)回流到污水处理连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)的第一格，回流比为100%～200%;

　　7)连续运行连续流反应器(3)，直到总氮去除率达到62.5%以上，COD去除率达到70%以上，缺氧末亚硝积累率达到40%以上，认为连续流反应器启动成功;

　　8)通过在缺氧段(3.2)投加污泥发酵物，其投加量与每日进水量体积比为1/80～1/75，系统连续运行。

　　说明书

　　通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法，属于连续流活性污泥法应用领域。

　　背景技术

　　目前我国城市生活污水C/N较低，缺乏充足的碳源。传统污水处理工艺需要外加碳源，大量的曝气，运行成本和维护较高。并且随着污水处理的排放标准不断提高，采用传统工艺的水厂很难达到标准。这给污水处理领域提出了新的难题。

　　厌氧氨氧化是指厌氧氨氧化细菌在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氮氧化为氮气的自养过程。厌氧氨氧化菌为自养菌，采用厌氧氨氧化技术系统产生的剩余污泥将会减少。由于在节能降耗和环境友好上的独特优点,基于厌氧氨氧化原理的脱氮技术被公认是目前最具应用前景的生物脱氮技术。但其生长缓慢以及底物获得条件苛刻限制了厌氧氨氧化技术的发展应用。

　　短程反硝化技术是将全程反硝化即硝态氮还原到氮气的过程控制在还原为亚硝态氮，使亚硝态氮持续积累，为厌氧氨氧化反应提供充足的底物。由于短程反硝化既不需要曝气，又减少了60%碳源的需要成为近年来研究的热点。实现短程反硝化往往需要碱性环境，C/N比为3，乙酸钠为碳源等条件，但在实际工程中处理生活污水难度较大，且运行成本增高。因此找到一种经济适用的方法实现短程反硝化成为了重中之重。

　　污水厂处理剩余污泥的妥善处理与处置已成为环境领域关注的热点，在不影响污水处理效果的前提下，开发低剩余污泥产量的污水处理技术，对减少剩余污泥的环境影响显得尤为重要。利用水解酸化菌破坏剩余污泥细胞物质，促进污泥减量不失为一种好的方法，它不仅可以实现污泥的源头减量，而且还可利用剩余污泥释放的多种短链脂肪酸实现短程反硝化，这对提高低碳源废水除磷脱氮效果具有积极意义

　　发明内容

　　针对短程反硝化的实现，本发明提供了通过利用不经处理的污泥发酵物实现污水连续流处理器中短程反硝化的积累，并通过厌氧氨氧化反应进一步自养脱氮。剩余活性污泥在厌氧条件下通过水解产酸产生大量的短链脂肪酸，其中乙酸的含量最多，多种混合酸做为碳源能够实现短程反硝化，在亚硝酸盐产生的时候又被厌氧氨氧化菌利用，不断强化短程反硝化菌，使其成为优势菌属。本方法就是利用污泥发酵物中的短链脂肪酸实现短程反硝化厌氧氨氧化，为实现污水脱氮和污泥处理提供了可能。

　　通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的系统，其特征在于：包括污水原水水箱(1)、污泥发酵物贮存桶(2)、污水处理连续流反应器(3)、沉淀池(4);污水原水水箱通过进水管(1.1)和进水蠕动泵(1.2)与连续流反应器(3)相连;污泥发酵物贮存箱(2)通过投加管(2.1)和蠕动泵(2.2)与连续流反应器(3)相连;污水处理连续流反应器(3)包括厌氧段(3.1)、缺氧段(3.2)以及好氧段(3.3)，厌氧段(3.1)：缺氧段(3.2)：好氧段(3.3)的容积比为2:3:4;厌氧(3.1)段设有厌氧搅拌器(3.4);好氧段(3.3)采用气泵(3.5)、曝气管(3.6)和曝气头(3.7)持续曝气;缺氧段(3.2)设有缺氧搅拌器(3.8)缺氧段设有海绵填料架(3.9)，填充比为30%～40%，厌氧氨氧化菌以固定膜的形式生长于活性生物填料上;污水处理连续流反应器(3)通过出水管(4.1)与沉淀池(4)相连;沉淀池中的污泥通过污泥回流管(4.2)和污泥回流泵(4.3)与污水处理连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)的第一格连接;缺氧段(3.2)中的最后一格通过回流管(4.4)和回流泵(4.5)与厌氧段(3.1)第一格连接。好氧段(3.3)最后一格通过硝化液回流管(4.6)和硝化液回流泵(4.7)与缺氧段(3.2)的第一格连接。

　　1)通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　2)接种城市污水厂二沉池回流污泥于污水处理连续流反应器(3)中，保持反应器污泥浓度在3000mg/L～5000mg/L。污泥发酵物指用城市污水厂二沉池回流污泥在ph10±0.2、污泥浓度在8500～10000mg/L、温度在30±2℃、停留时间为6～8天的条件下发酵产生的物质。

　　3)原水通过进水蠕动泵(1.2)与来自缺氧段(3.2)最后一格的回流污泥一同进入厌氧段(3.1)第一格，回流比为100%～150%。厌氧段(3.1)设有厌氧搅拌器(3.4)，进行厌氧搅拌，水力停留时间为2～4h。

　　4)混合液由厌氧段末端流入缺氧段(3.2)首端，将污泥发酵物通过蠕动泵(2.2)泵入到连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)第一格，其中每日投加污泥发酵物的量与每日进水量比为1/80～1/75，设有缺氧搅拌器(3.8)进行缺氧搅拌，水力停留时间为4～5h。在缺氧段(3.2)放置厌氧氨氧化海绵填料架(3.9)，进行自养脱氮。

　　5)混合液从缺氧段(3.2)最后一格进入好氧段(3.3)，开启气泵，通过曝气盘控制水中溶解氧为1.5-5.0mg/L，好氧水力停留时间为2～4h。

　　6)硝化液从好氧段(3.3)最后一格通过硝化液回流管(4.6)和硝化液回流泵(4.7)回流到缺氧段(3.2)的第一格，回流比为200%。

　　7)混合液从好氧段(3.3)流出进入沉淀池(4)进水泥水分离，上清液排入排水管道，沉淀污泥通过污泥回流管(4.2)和污泥回流泵(4.3)回流到污水处理连续流反应器(3)的缺氧段(3.2)的第一格，回流比为100%～200%。

　　8)连续运行连续流反应器(3)，直到总氮去除率达到62.5%以上，COD去除率达到70%以上，缺氧末亚硝积累率达到40%以上，认为连续流反应器启动成功。长期运行的出水水质如下：TN为12～15mg/L,NH4+-N为0～2mg/L,NO2—N为0.5～0.8mg/L，NO3—N为8～10mg/L，COD为30～40mg/L。

　　9)通过在缺氧段(3.2)投加污泥发酵物，其投加量与每日进水量体积比为1/80～1/75，并放置厌氧氨氧化海绵填料架(3.9)，填充比为30%～40%，在A/O/A/O的模式下运行，成功实现城市生活污水的部分自养脱氮及污泥减量。

　　通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的方法，主要有以下优点：

　　(1)利用污泥发酵物中的短链脂肪酸控制反硝化过程至亚硝酸盐阶段，实现短程反硝化，突破城市生活污水连续流中短程反硝化难以实现的难题，并且污泥发酵阶段细胞溶解出来大量的溶解性COD也为生物脱氮系统提供了大量的有机物。

　　(2)短程反硝化的实现，为厌氧氨氧化反应提供反应基质，实现了在不需投加外碳源的基础上的异养脱氮和部分自养脱氮。

　　(3)对剩余污泥的处置，节省了大量的运行成本。

　　附图说明

　　图1为通过投加污泥发酵物实现短程反硝化厌氧氨氧化的系统的结构示意图

　　图1中：1为原水水箱，2为污泥发酵物贮存桶，4为沉淀池，1.1为污水原水水箱通过进水管，1.2为进水蠕动泵，2.1为投加管，2.2为蠕动泵，3.1为厌氧段，3.2为缺氧段，3.3为好氧段，3.4为厌氧搅拌器，3.5为气泵，3.6为曝气管，3.7为曝气管，3.8缺氧为搅拌器，3.9为海绵填料，4.1为出水管，4.2为污泥回流管，4.3为污泥回流泵，4.4为回流管，4.5为回流泵，4.6硝化液回流管，4.7为硝化液回流泵。

　　具体实施方式：