[发明专利]投加易腐垃圾厌氧沼液作为反硝化补充碳源的FBBR填料装置及其方法

说明书

本发明涉及污水处理领域，且公开了一种投加易腐垃圾厌氧沼液作为反硝化补充碳源的FBBR填料装置及其方法，本发明由填料外壳、沼液配水单元和填料组成。所述填料外壳为具有搭扣、凹凸槽、按压扣、皮带固定、可互相连接组合的聚氯乙烯塑料构件，所述沼液配水单元位于填料外壳内部，沼液沿配水单元流入填料中，所述填料置于装置内部预留填料区。本发明提出在填料内层加注易腐垃圾厌氧沼液作为反硝化补充碳源，实现了溶解氧和碳源的反向浓度梯度，进而强化生物膜内层缺氧区反硝化作用。本发明实施操作便捷，强化脱氮效果明显，节省能源消耗。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种投加易腐垃圾厌氧沼液作为反硝化补充碳源的FBBR填料装置及其方法。

背景技术

自100年前Ardern和Lockett开发活性污泥系统以来，其一直是污水处理的核心工艺。活性污泥法的运用在近一个世纪大大延长了人均寿命，减小了人类活动对环境的冲击。但另一方面，我国污水处理厂普遍存在沼液总氮达标排放困难的问题。

流化床(Fluidized bed reactor，FBR)和移动床生物膜反应器(Moving be dbiofilm reactor，MBBR)被广泛应用在污水处理厂中。砂、活性炭、焦炭等颗粒通常作为载体填充于FBR内，以液体或气体为动力使载体呈流化状态，污水与填料上微生物充分接触，进而降解污染物。而MBBR是在反应器内填充密度接近于水的填料，通过搅拌或者曝气等形式使填料处于悬浮状态，来提高污水和生物膜的接触面积。

固定膜生物膜反应器(Fixed-bed biofilm reactor，FBBR)则结合FBR和 MBBR的优点，将密度接近于水的填料投加在FBR中，污水从下至上进入反应器，在反应器内不断循环运动，充分增加了污水与填料的接触面积。FBBR兼具FBR和MBBR两种反应器的优点，具有节省占地面积、操作简单、抗冲击负荷强等优点。反应器内的填料处于流化态的同时又处于悬浮态，附着在填料上的微生物量增加，更有利于世代时间长的微生物生长，单位容积反应器内污水与微生物的接触面积增加，能显著提高污水处理效果。

FBBR工艺脱氮的主要来源是好氧曝气阶段发生的同步硝化反硝化反应(S ND)。当填料生物膜逐渐增厚时，由于溶解氧的传质阻力，填料生物膜开始出现由外向内的好氧-缺氧区，为反硝化脱氮微生物群落提供了合适的生存环境。在生物膜外层氨氮被氧化成硝态氮，在生物膜内部硝态氮被还原成氮气，即在生物膜中实现了同步硝化反硝化(SND)。总氮的去除需要依靠反硝化菌在缺氧条件下利用碳源作为电子供体，NOx-N作为电子受体进行反硝化实现。因此，碳源是否充足直接影响SND运行效果。但现在城镇污水厂普遍存在进水碳源不足，制约了FBBR的SND及反硝化效果。

外加碳源具有操作简便，无需大规模工艺改造的优势，是目前强化FBBR脱氮的常用策略。但外碳源的投加增加了工艺运行成本(如乙酸钠水剂约为1500 元/吨)。另一方面，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出，虽然污水处理中有机物分解产生CO2属于不会引起碳净增长的中性碳，但外碳源的投加属于能量源碳排放，会造成碳排放的增加。减少污水处理中的碳排放是加强生态文明建设的必然要求。

近年来研究发现，易腐垃圾厌氧沼液具有BOD充足、富含VFA、C/N高、可生化性好的特点。现状易腐垃圾厌氧沼液通常采用多级AAO+MBR、厌氧+M BR+纳滤或多级AO+超滤+混凝沉淀等方式处理达标后纳管排放，其在处理过程中消耗能量造成了碳排放的增加，同时处理成本高达60～100元/吨。

本发明提出将易腐垃圾厌氧沼液用作FBBR内置碳源，并提出了一种投加易腐垃圾厌氧沼液作为反硝化补充碳源的FBBR填料装置及其方法，其具有强化F BBR脱氮及稳定运行的作用。易腐垃圾厌氧沼液的资源化利用同时降低污水处理和垃圾处理成本，有利于企业可持续发展，同时也符合节能减排，有利于碳达峰战略的实现。

发明内容