申请日2021.02.26
公开（公告）日2021.06.18
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明提供了一种零碳源投加的沼液脱氮方法及其应用，涉及污水处理技术领域。本发明提供的沼液脱氮方法，首先将厌氧消化后沼液进行短程硝化得到亚硝化后沼液，将沼液中的氨氮转化为亚硝态氮；然后将厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合进行反硝化，该过程利用原料自有碳源、温度，将混合液中的亚硝态氮转化为氮气；由于反硝化作用，污泥中的内碳源被释放并消耗，污泥原有结构遭到破坏，改善了污泥的脱水性能，强化了混合液固液分离效果；最后将固液分离得到的沼液部分进行排放，部分进行短程硝化后重复进行以上反硝化过程，进一步将低其氨氮含量。
权利要求书
1.一种零碳源投加的沼液脱氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将厌氧消化后沼液进行短程硝化得到亚硝化后沼液；
b.厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合进行反硝化；
c.将步骤b得到的反硝化后混合液进行固液分离；
步骤c完成后，将固液分离得到的沼液部分进行排放，部分进行短程硝化后返回至步骤b，重复步骤b和步骤c，完成脱氮处理。
2.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述厌氧消化后沼液包括污泥厌氧消化后沼液、畜禽粪便厌氧消化后沼液或餐厨垃圾厌氧消化后沼液中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述厌氧消化后沼液的氨氮含量为600～3000mg/L。
4.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述短程硝化包括曝气；
优选地，所述短程硝化中沼液溶氧控制在0.3～0.5mg/L；
优选地，所述短程硝化的时间为8～24h。
5.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述厌氧消化后污泥的固含率为5wt％～10wt％，优选为8wt％；
优选地，所述厌氧消化后污泥的温度为35～45℃。
6.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合的体积比为(1:1)～(3:1)。
7.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合后的温度为30～35℃。
8.根据权利要求1所述的沼液脱氮方法，其特征在于，在搅拌的条件下进行反硝化；
优选地，所述搅拌的转速为80～120r/min，优选为100r/min；
优选地，搅拌的方式包括间歇式搅拌；
优选地，所述间歇式搅拌包括：搅拌8-12min，停止16-24min，优选为搅拌10min，停止20min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的沼液脱氮方法，其特征在于，所述反硝化的时间为32-48h。
10.权利要求1-9任一项所述的沼液脱氮方法在污水处理领域中的应用。
说明书
一种零碳源投加的沼液脱氮方法及其应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种零碳源投加的沼液脱氮方法及其应用。
背景技术
厌氧消化作为城市有机废弃物处理的主流技术，在实现有机废弃物无害化、稳定化处理的同时，还可产生大量高品质生物能，不仅能改善生态环境，还可缓解石油、天然气等不可再生能源日渐贫乏之困境。厌氧消化系统虽可以高效脱碳，但体系中会积累氮，通常以氨氮的形态呈现，从而导致沼液氨氮浓度较高，C/N比较低，可生化性较差。
当前，传统的生物脱氮技术是应用最广泛的沼液脱氮技术，即通过硝化-反硝化实现总氮的去除，充足的碳源和高活性的硝化、反硝化菌种是这一工艺的关键，而沼液较低的碳氮比无法满足系统对有机碳源的需求，需额外投加昂贵的碳源以保证脱氮的效果，既浪费了有机资源，增加了总体生态环境负担，又提高了厌氧消化的运行成本，降低了经济效益。厌氧氨氧化技术虽然可以在不投加碳源的条件下去除氨氮，但厌氧氨氧化菌生产缓慢、世代周期长，对外界环境比较敏感，且厌氧氨氧化工艺的启动和运行控制困难，这些短板限制了其工程应用。因此高效、简单及低廉实现沼液中总氮的去除是目前厌氧消化工艺发展的瓶颈问题。
发明专利“低CN高氨氮废水单级自养生物脱氮的装置与方法”(专利号为：CN201110004481.X)，采用短程硝化+厌氧氨氧化的工艺，短程硝化与厌氧氨氧化反应于同一反应器中，氨氮、亚硝态氮浓度对厌氧氨氧化菌的抑制作用比较强烈，且该工艺参数控制比较复杂，对于没有经验的运行人员来说，达标运行的风险比较大。
发明专利“一种生猪养殖废水沼液脱氮方法”(专利号为：CN201610765504.1)通过顺序投加CaO无机物、聚乙二醇-200和聚乙二醇-400的混合物、阴离子聚丙烯酰胺三种药剂，从而实现氨氮的去除，该工艺的本质是加碱吹脱，不仅需要投加各类药剂，而且还需消耗大量曝气，环境不友好，处理成本高。
发明专利“一种污泥厌氧消化的高效原位沼液脱氮方法”(专利号为：CN201810037890.1)通过沼液亚硝化后，再与脱水污泥混合进行反硝化，反硝化后输送至厌氧消化体系完成厌氧消化产气过程。与厌氧消化后污泥相比，脱水污泥的反硝化菌类活性低，因此该反硝化的停留时间较长，占地面积较大，同时反硝化过程中残留的亚硝态氮对厌氧消化系统中产甲烷菌活性具有严重的抑制作用，增大了厌氧消化酸化风险。
但上述方法均不可避免的存在问题或不足。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种零碳源投加的沼液脱氮方法，以解决上述问题中的至少一种。
本发明的第二目的在于提供一种零碳源投加的沼液脱氮方法在污水处理领域中的应用。
第一方面，本申请提供了一种沼液脱氮方法，包括以下步骤：
a.将厌氧消化后沼液进行短程硝化得到亚硝化后沼液；
b.厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合进行反硝化；
c.将步骤b得到的反硝化后混合液进行固液分离；
步骤c完成后，将固液分离得到的沼液部分进行排放，部分进行短程硝化后返回至步骤b，重复步骤b和步骤c，完成脱氮处理。
作为进一步技术方案，所述厌氧消化后沼液包括污泥厌氧消化后沼液、畜禽粪便厌氧消化后沼液或餐厨垃圾厌氧消化后沼液中的至少一种。
作为进一步技术方案，所述厌氧消化后沼液的氨氮含量为600～3000mg/L；
作为进一步技术方案，所述短程硝化包括曝气；
优选地，所述短程硝化中沼液溶氧控制在0.3～0.5mg/L；
优选地，所述短程硝化的时间为8～24h。
作为进一步技术方案，所述厌氧消化后污泥的固含率为5wt％～10wt％，优选为8wt％；
优选地，所述厌氧消化后污泥的温度为35～45℃。
作为进一步技术方案，所述厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合的体积比为(1:1)～(3:1)。
作为进一步技术方案，所述厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合后的温度为30～35℃。
作为进一步技术方案，在搅拌的条件下进行反硝化；
优选地，所述搅拌的转速为80～120r/min，优选为100r/min；
优选地，搅拌的方式包括间歇式搅拌；
优选地，所述间歇式搅拌包括：搅拌8-12min，停止16-24min，优选为搅拌10min，停止20min。
作为进一步技术方案，所述反硝化的时间为32-48h。
第二方面，本申请提供了一种沼液脱氮方法在污水处理领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供的沼液脱氮方法，首先将厌氧消化后沼液进行短程硝化得到亚硝化后沼液，将沼液中的氨氮转化为亚硝态氮；然后将厌氧消化后污泥与亚硝化后沼液混合进行反硝化，该过程利用原料自有温度，无需加热，将混合液中的亚硝态氮转化为氮气；最后将固液分离得到的沼液部分进行排放，部分进行短程硝化后重复进行以上反硝化过程，进一步将低其氨氮含量。
2.本发明提供的沼液脱氮方法，其中，反硝化过程利用厌氧消化污泥自身的温度，无需曝气、加热，操作简单易行可控；厌氧消化后污泥残留挥发性脂肪酸和内碳源比较充足，用于反硝化时，无需投加额外碳源，更容易被反硝化菌利用，反应速率快，停留时间短，占地面积小，节省基建和运行费用；厌氧消化后污泥与经短程硝化的沼液混合进行反硝化，污泥原有的结构被破坏，强化了内碳源的释放，满足脱氮碳源需求，实现快速脱氮的同时，显著改善了污泥的脱水性能，降低了后续脱水成本。
（发明人：张波涛;侯汉宗;刘宝玉;李金河;潘越齐;张振旺;王晓阳;刘圣;张亚雄;孙秀林）