[发明专利]强化城市污水碳源污泥捕获联合自养与异养脱氮的装置和方法

说明书

强化城市污水碳源污泥捕获联合自养与异养脱氮的装置和方法，属于污水处理领域。城市污水先进入碳源捕获反应器，在短时低氧曝气过程中通过生物吸附作用将污水中胶体态及部分溶解态有机物转移至污泥中，排出部分富碳污泥至储泥罐，而后通过高氧曝气恢复微生物吸附能力，沉淀后上清液经中间水箱调节后进入自养与异养脱氮反应器；自养与异养脱氮反应器采用好氧‑缺氧运行模式，在低溶解氧的好氧段进行部分短程硝化，将一部分氨氮转化为亚硝酸盐；而后进行缺氧搅拌，氨氮和亚硝酸盐通过厌氧氨氧化作用去除，同时利用污泥原位发酵产生的挥发性脂肪酸将剩余亚硝酸盐以及产生的硝酸盐还原为氮气。本发明实现深度脱氮，提高污水能源回收能力以及降低费用。

技术领域

本发明涉及一种强化城市污水碳源污泥捕获联合自养与异养脱氮的装置和方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

随着工业化水平提高，人口密度增加，污水排放量与日俱增。污水中的污染物氮磷是水体富营养化的主要诱因，近年来对于污水排放要求日趋严格。在安全高效、节能低碳的城镇污水处理的新形势下，如何能够实现污水高效脱氮和能源回收利用是值得深入研究的课题。

厌氧氨氧化技术是一种新型的污水生物自养脱氮技术，其可以将氨氮和亚硝酸盐直接转化成氮气。与传统硝化反硝化技术相比，具有无需曝气、无需碳源、污泥产量低的特点，从而可以有效降低污水处理过程中曝气能耗，外加碳源支出以及污泥处置费用。尽管如此，仅仅应用厌氧氨氧化技术难以实现城市污水的深度脱氮。一方面，厌氧氨氧化工艺理论上会产生11％硝酸盐；另一方面，作为亚硝酸盐来源途径之一的短程硝化难以稳定维持，会产生部分硝酸盐。因此，在城市污水处理中，厌氧氨氧化需要耦合反硝化工艺，以实现更高的脱氮效率。

城市污水是一种富含有机质的重要能源载体，其中含有大量未被利用的有机化学能。同时，我国城市污水中碳源不足，目前污水处理厂进水中的大部分有机物被用于合成微生物或转换成二氧化碳释放到空气中，碳源被直接消耗。因而，将污水中的碳源充分提取再利用具有重要意义。生物吸附作用可将城市污水中的有机物进行截留，在污泥絮体与污水接触的较短时间内将污水中的胶体态及部分溶解态有机物通过物理化学作用附着在微生物表面，完成污水中碳源向污泥中转移。由此获得的富含有机物的污泥可以耦合能源回收工艺，回收其中的碳源物质。将富含有机物的污泥直接投入到污泥发酵系统内进行原位发酵，产生的短链脂肪酸可以用于反硝化补充碳源。此外，将富含有机物的污泥进行厌氧消化，产物沼气可用于发电，降低污水处理厂运行的电耗投入。从而实现污水处理厂水质净化与潜在的能源回收。

发明内容

本发明的目的是实现城市污水深度脱氮处理以及资源回收与利用，而提出了一种强化城市污水碳源污泥捕获联合自养与异养脱氮的装置和方法。首先将城市污水中的有机物通过生物吸附作用捕获得到富碳污泥，而后污水通过部分短程硝化-厌氧氨氧化进行氮素去除，同时以富碳污泥进行污泥原位发酵并利用产生的挥发性脂肪酸进行反硝化，实现自养与异养同步脱氮。