[发明专利]一种超声破解剩余污泥回流补充反硝化碳源促进生物脱氮的工艺

说明书

技术领域

本发明属于废水生物处理领域，主要涉及一种补充碳源促进生物脱氮的工艺。 

背景技术

富营养化问题是当今世界面临的主要水污染问题之一，而氮、磷是引起水体富营养化的主要因素。随着公众环境意识的提高和国内外对氮、磷排放限制标准的日趋严格。生物脱氮技术是当前应用最为广泛的污水脱氮技术，即通过硝化菌、反硝化菌作用实现氮的去除，充足的碳源是实现高效反硝化作用的关键。一般认为，当生物池进水C/N低于3.4时，需要外加碳源来保证良好的生物脱氮效果，而我国大部分城市污水处理厂进入生物池的污水C/N比均低于此值，污水中有机碳源不足导致生物脱氮效率低下。为提高生物脱氮效率，实现出水总氮(TN)达标排放，需要投加甲醇、乙醇补充有机碳源，这样就增加了污水处理厂运行成本。可见，碳源问题的解决与否关系着生物脱氮效率的高低与城市污水处理厂运行成本的高低。 

剩余污泥内存在大量有机碳源，如何利用这部分有机物提高生物脱氮效率，减少污泥排放量，进行二次利用，这对我国低碳氮比污水生物脱氮技术发展具有重要意义。 

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种超声破解剩余污泥回流补充反硝化碳源促进生物脱氮的工艺，解决目前污泥排放量大，反硝化碳源外加成本高的问题。 

本发明的超声破解剩余污泥回流补充反硝化碳源促进生物脱氮的工艺包括如下步骤： 

1)超声破解剩余污泥 

20％-50％的剩余污泥浓缩至含固率为2-4％之后，经管道输送至多探头式超声处理器进行连续破解，经超声破解后，污泥中大量有机物，如蛋白质、多糖、脂类物质等溶出进入水相。 

超声破解剩余污泥最佳条件为：破解污泥浓度：1-4％；破解时间：5-60min，破解所用超声处理器形式为多探头式，超声频率为18-30kHz，探头直径为20-40mm，超声声能密度为0.2-3kW/m³。 

2)破解污泥混合液水解酸化 

破解后污泥混合液进入水解酸化池进行水解酸化处理，经充分水解酸化，污泥混合液中慢速生物降解物质，如蛋白质、多糖、脂类等物质分解为挥发性脂肪酸类物质，如乙酸、丙酸、丁酸等，这类物质可作为反硝化菌碳源，实现生物反硝化脱氮。 

水解酸化池最佳水力停留时间为1-4h。 

3)破解液回流的生物脱氮新工艺 

水解酸化后污泥混合液回流至生物缺氧池前端，反硝化细菌利用其为碳源，将污水中硝酸盐氮转化为氮气，实现生物脱氮。 

缺氧池最佳水力停留时间为2-4h。 

本发明通过大量试验研究，比较了不同条件下(如声强、声能密度、超声作用时间、超声反应器形式等)超声破解剩余污泥的有机碳源溶出效果，并综合考虑超声能耗、超声破解污泥后有机物浓度、水解产物等要素，选择合适超声反应条件破解剩余污泥，并将其破解液回流至缺氧池补充进水中有机物，获得一种新工艺以及最佳工艺运行参数(如污泥破解程度、水力停留时间等)。 

与传统AO(缺氧-好氧)生物脱氮工艺相比，本发明的优点在于：充分利用剩余污泥中碳源，无需外加碳源，提高生物脱氮效率。本发明可以应用于AO脱氮污水处理厂生物处理工艺升级改造、新建生物脱氮工艺等，经推广后可以提高生物脱氮效率，减少污泥产量，充分利用剩余污泥中碳源，实现污泥资源化，降低运行费用，产生显著的环境效益和经济效益。 

附图说明

图1为本发明应用于缺氧-好氧生物脱氮工艺的流程图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。 

实施例1 

10％-20％的剩余污泥进入多探头超声反应器内进行超声破解预处理，超声反应器频率为20kHz，探头直径为20mm，声能密度为2.1kW/m³，剩余污泥含固率为2.6％，破解时间为5min。破解后污泥混合液进入水解酸化池进行水解酸化反应2.5h，之后混合液回流至缺氧池前端，补充反硝化所需碳源。整个工艺于夏季连续运行3个月，反硝化效果稳定。监测数据发现，进水化学需氧量(COD)100-200mg/L，总氮(TN)40-50mg/L，二沉池出水COD50-60mg/L，TN 8-12mg/L，出水达到一级A标准(GB18918-2002)，而且减少了剩余污泥排放量，实现了污泥减量。 

实施例2