[发明专利]一种实现城市污水一体化厌氧氨氧化自养脱氮的方法及装置

说明书

一种实现城市污水一体化厌氧氨氧化自养脱氮的装置及方法涉及污水生物处理技术领域。装置设有城市生活污水原水水箱、生物除碳除磷反应器、中间水箱及一体化自养脱氮升流式反应器。一体化自养脱氮升流式反应器中主要存在两种菌：絮体形式的氨氧化菌和附着在填料上的厌氧氨氧化菌。城市污水首先进入生物除碳除磷反应器，在进水过程中进行厌氧放磷；进水结束后进行曝气，通过活性污泥吸附作用去除水中有机物，同时进行好氧吸磷。然后污水经中间水箱连续进入一体化自养脱氮升流式反应器，通过间歇曝气，实现短程硝化‑厌氧氨氧化。本发明无需投加外碳源，且将菌群分离，保证系统除磷脱氮的效率，节约能耗优势明显。

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种实现城市污水一体化厌氧氨氧化自养脱氮的系统和方法。

背景技术

氮素含量是水质控制的重要指标。氮素污染的加剧也是近年来引起我国湖泊、河流以及近海等水域水华和赤潮大规模爆发的重要因素之一,因此引起了人们的广泛关注。传统废水处理的氨氮脱除一般是通过硝化和反硝化过程实现,但这一过程需要大量曝气、额外投加有机碳源和碱度,投资和运行费用高昂,而且还会产生二次污染。厌氧氨氧化脱氮是上世纪90年代发展起来的一种新型高效生物脱氮技术。与传统生物脱氮技术相比厌氧氨氧化反应途径较短,不需要碱度补偿和投加有机碳源,从而节约了大量的能源和物料,节省运行成本,给我国目前污水处理界面临的低碳氮比废水脱氮难、能耗高、污泥产量大等问题带来了曙光。因此,吸引了国内外学者的广泛研究。

厌氧氨氧化是指在厌氧或缺氧条件下,微生物直接以NO₂^-为电子受体，以NH₄⁺为电子供体，将两种氮素同时转化为氮气的生物反应过程，这个过程产生的能量可使厌氧氨氧化菌在厌氧条件下生存。厌氧氨氧化技术是目前已知的最经济的生物脱氮技术，与传统的硝化反硝化技术相比，具有需氧量低，运行费用低和不需要外加碳源等优点。

厌氧氨氧化技术是目前已知最经济的生物脱氮技术，这是由于它的技术特点所决定的。原因在于：①在厌氧氨氧化过程中,由于厌氧氨氧化菌是自养菌，CO₂或碳酸盐是其生长所需的无机碳源，所以NH₄⁺-N的氧化无需O₂参与，同时NO₂^--N的还原也无需有机碳源,这将大量降低污水好氧生物脱氮的运行费用；②厌氧氨氧化微生物的增长率(倍增时间为11d)与产率(0.11g[VSS]/g[NH₄⁺])是非常低的，故污泥产量低，然而氮的转化率却为0.25mg[N]/(mg[SS]·d)，与传统的好氧硝化相当。

但厌氧氨氧化技术目前还未能在工程实践中得到广泛应用，主要原因在于:①厌氧氨氧化技术实验研究所采用的污水大多为人工配水，与实际污水的水质存在较大的差距；②在厌氧氨氧化反应运行初期污泥容易流失，使富集厌氧氨氧化菌和稳定运行较为困难。

因而，现阶段需要解决的一个技术问题是：如何能够提出一种有效的措施，通过一体化厌氧氨氧化自养脱氮工艺处理城市污水，使厌氧氨氧化技术能够成功应用在实际的城市生活污水中，以及在厌氧氨氧化反应运行初期能够较多富集厌氧氨氧化菌和稳定运行反应器，使污泥不易流失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一体化厌氧氨氧化自养脱氮处理城市污水的系统和方法，将除碳除磷、短程硝化、厌氧氨氧化应用于实际城市污水处理，实现城市污水的高效节能处理。