[发明专利]SRT和HRT联合调控构建反硝化除磷耦合厌氧氨氧化强化污水脱氮除磷的装置与方法

说明书

SRT和HRT联合调控构建反硝化除磷耦合厌氧氨氧化强化污水脱氮除磷的装置与方法属于活性污泥法污水处理技术领域。反硝化除磷菌在缺氧环境中具有以胞内碳源作为电子供体还原硝酸盐的代谢特性，该过程产生的亚硝酸盐能够作为厌氧氨氧化过程的基质参与厌氧氨氧化脱氮，该过程集成了碳、氮、磷污染物的同步去除；通过在AAO‑BCO(厌氧‑缺氧‑好氧‑生物接触氧化)工艺中的缺氧区投加生物膜载体实现絮体污泥和生物膜的SRT分离，来有效持留厌氧氨氧化生物量；通过缩短絮体污泥的SRT、延长缺氧区HRT、减少好氧区HRT的联合调控策略强化絮体污泥中的反硝化除磷。该技术为城市污水同步脱氮除磷提供了一种高效、节能的全新方案。

技术领域

本发明涉及一种SRT和HRT联合调控构建反硝化除磷耦合厌氧氨氧化强化污水脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理领域。适用于城市污水处理厂的高效、节能同步脱氮除磷过程。

背景技术

城市污水的生物除碳、脱氮、除磷是目前解决水体富营养化最为经济、有效的途径。目前，我国的城市城市污水处理厂大多采用A/O、AAO、 CAST、氧化沟等传统工艺，大多数的城市污水处理厂不能达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，除此之外，基于传统硝化-反硝化脱氮除磷工艺的城市污水处理流程面临着巨额的电能消耗和外加碳源需求，这不仅使得城市污水处理成本陡增，同样伴随着大量额外的二氧化碳排放，与我国低碳减排、修复温室效应的长期环保目标背道而驰。

Anammox反应在20世纪90年代被发现和证实，Anammox菌利用氨氮为电子供体、亚硝态氮为电子受体自养完成氨氮的氧化和亚硝态氮的还原，产生氮气和少量硝态氮。这种自养脱氮技术极大程度上节省了污水处理过程中消耗的曝气能源和碳源。Anammox技术首先在垃圾渗滤液、污泥消化液等高氨氮废水中得以应用，近十年关于Anammox在城市污水中应用的研究被越来越多地开展。亚硝酸盐的来源问题是限制Anammox在城市污水主流中推广的瓶颈，目前基于氨氮氧化产生亚硝酸盐(短程硝化)和基于硝酸盐还原产生亚硝酸盐(短程反硝化)的技术方案被广泛研发和应用，以此与Anammox过程进行耦合。由于硝化过程中亚硝酸盐氧化细菌的活性及生物量难以被长期、稳定地抑制，氨氮氧化产生亚硝酸盐极易被进一步氧化为硝酸盐，从而直接导致短程硝化耦合Anammox过程被阻断。硝酸盐还原作为获取亚硝酸盐的另一大途径，与Anammox过程同在缺氧环境中进行，亚硝酸盐的产生的与Anammox反应利用亚硝酸盐的过程同步进行，此“即产即用”的微生物协同模式更具稳定性。因此，在城市污水主流中，硝酸盐还原耦合Anammox过程成为实现高效、节能脱氮的首选技术方案。

目前，城市污水中磷的去除是污水处理厂面临的另一大问题。由于我国低碳氮比废水的现状，高效达标的氮和磷的去除往往不可兼得，而磷的去除则通常依赖化学除磷药剂的大量投加。因此，开发能够不依赖外加碳源和药剂的集成生物脱氮除磷的综合性技术迫在眉睫。反硝化除磷菌在缺氧环境中具有以胞内碳源作为电子供体还原硝酸盐的代谢特性，硝酸盐异养还原过程产生亚硝酸盐和氮气，同时反硝化除磷菌吸收胞外磷酸盐供下一代谢周期所需。显然，反硝化除磷过程还原硝酸盐产生的中间产物亚硝酸盐具有在缺氧环境中耦合Anammox的潜力，相比传统的基于反硝化细菌的硝酸盐还原过程，反硝化除磷能够在还原硝酸盐产生亚硝酸盐的同时吸收磷酸盐，即反硝化除磷耦合Anammox的过程能够集成高效的自养脱氮和异养除磷为一体。反硝化除磷耦合Anammox过程的构建为解决低碳氮比城市污水的高效脱氮除磷的难题带来了希望，为推动城市污水处理厂的碳中和进程提供了助力。