[发明专利]污泥发酵耦合反硝化实现部分反硝化同步自养脱氮的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种污水脱氮的装置，同时还涉及利用这样装置进行污水处理的方法。

背景技术

随着经济水平迅速发展，污水的排放量也日益增加，而水体中氮、磷过量会导致富营养化等一系列环境问题，严重影响日常生活和水体环境，水体氮、磷排放标准的严格化是当今各国的发展趋势。污水生物脱氮是目前应用最广泛的污水处理技术，其原理为在时间或空间上形成好氧、缺氧环境，进行硝化、反硝化从而实现氮的去除。充足的碳源是保证其处理效果的重要因素，碳源不足的情况下，反硝化过程缺乏电子受体导致反硝化不彻底，影响出水水质。因此当进水C/N比较低时，需投加外碳源提高处理效果。实际应用中，为了使低C/N比污水实现高效脱氮，通常采取投加甲醇或乙醇的方法，这样增加了污水处理厂的运行费用而且消耗了人类有限的有机资源。因此，充分开发利用现有碳源和研究新理论、新工艺以减少生物脱氮过程对碳源的需求是降低污水处理成本，提高出水水质的有效途径。

在生物脱氮除磷过程会产生大量剩余污泥，其中含有大量有机物，直接进行焚烧或填埋处理不仅会对环境产生其他方面影响而且也浪费了这部分有机资源。通过微生物的作用将其中蛋白质等复杂有机物转化为短链脂肪酸，再应用于污水生物处理，作为所需的有机碳源，不仅可以减少污泥产量，使污泥得到资源化利用，减少了对环境的污染，又能够节省外加碳源费用，提高了污水生物脱氮效果，是一种污水处理厂提高处理效果、降低运行成本的新途径。

剩余污泥发酵产生的发酵液中除了含有大量溶解性有机物，还含有发酵过程中释放出的氮和磷，如果直接用于污水处理中作为有机碳源，必然会引起进水氮磷含量的增加，增大了处理过程的氮磷负荷，影响工艺的脱氮除磷的效果。因此，在作为低C/N比污水处理过程的补充碳源之前需要对其进行一定的前处理，通常采取回收的方法去除这部分氮和磷。传统方法通过形成鸟粪石(MgNH₄PO₄·6H₂O,即MAP)，使氮和磷同时去除，但是鸟粪石容易造成管路的堵塞，而且需要外加Mg源，其形成过程对镁、氨氮、磷的比例有一定要求，并且受环境因素如pH值等影响较大，增加了工艺的复杂程度。如果能将发酵液中的氮在后续处理过程中去除，可以简化工艺流程，降低运行费用。

在充分开发剩余污泥中的有机碳源作为低C/N比污水的补充碳源的基础上，实现反硝化与厌氧氨氧化工艺的耦合，可以达到污泥减量和资源化利用。同时厌氧氨氧化工艺在处理低C/N比污水中具有明显优势，其反应在厌氧条件下进行，以NO₂^--N为电子受体，将NH₄⁺-N氧化为N₂，过程中无需供氧和有机碳源，厌氧氨氧化菌的代谢活性较高，对基质亲和力较强，节省反应器容积。而采用部分反硝化的方法将废水中的NO₃^--N还原为NO₂^--N的方法为厌氧氨氧化提供了基质NO₂^--N，与短程硝化工艺相比，该方法可以获得稳定的亚硝酸盐积累，而且操作简单容易实现。因此，以污泥发酵液为碳源，利用部分反硝化同步自养脱氮工艺处理硝态氮废水的方法，可以大大降低运行费用，达到污泥减量和资源化的目的，同时提高处理效果，操作易实现，是一种经济高效的低C/N比污水脱氮方法。                        

发明内容

本发明要解决的技术问题是公开一种污泥发酵耦合反硝化实现部分反硝化同步自养脱氮的装置。

本发明同时还公开了利用这种装置进行污水处理的方法。

本发明根据污泥发酵液中含有大量有机碳源和氨氮的特点，提出了一种污泥发酵耦合反硝化实现部分反硝化同步自养脱氮处理硝酸盐废水的方法。在充分利用污泥发酵液中碳源的同时省去对其中氨氮的前处理，实现硝酸盐废水深度脱氮，同时达到污泥的减量化、资源化的效果。是污泥在水解酸化池中发酵一段时间后分离出的发酵液和硝酸盐废水进入到部分反硝化同步自养脱氮反应器，发酵液中的有机碳源将NO₃^--N还原为NO₂^--N，产生的NO₂^--N再同步与发酵液中的NH₄⁺-N通过厌氧氨氧化反应从而实现氮的去除。

本发明技术方案如下：