一种高效深度脱氮系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高效深度脱氮系统和方法，属于脱氮技术领域。本发明专利技术提供的系统，包括耦合的异养部分反硝化反应器(3)和厌氧氨氧化反应器(5)，系统还包括水解酸化反应器(1)、第一进水装置(21)、第二进水装置(22)和缓冲池(4)。采用本发明专利技术提供的系统对餐厨垃圾的厌氧消化后的有机质作为部分反硝化的碳源，实现了实现NO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种高效深度脱氮系统和方法


[0001]本专利技术涉及脱氮
，具体涉及一种高效深度脱氮系统和方法。

技术介绍

[0002]氮素作为废水的主要污染物之一，若不经科学有效处理，一经排放到自然水体中，会导致水体的富营养化并危害人类的健康安全。传统的生物脱氮技术主要包括好氧硝化(NH
4+
→
NO3‑
)与全程反硝化(NO3‑
→
NO2‑
→
NO
→
N2O
→
N2)两个阶段。在工艺运行过程中，反硝化阶段碳源不足，成为限制废水深度脱氮的主要原因之一，在硝化过程中面临能量消耗高、碱度不足、脱氮效率低等问题。随着国家对排放标准的进一步提高，污水处理厂的能耗占比和化学药剂的投加也会不断提高，并且该工艺产生大量的污泥废物，并导致温室气体N2O的积累与排放，进而增加污水处理运营成本。因此，开发一种经济高效的生物脱氮工艺成为环境工程领域研究热点。
[0003]异养部分反硝化是指反硝化细菌以有机物为电子供体，将硝酸盐或亚硝酸盐中的氮通过生物转换还原成氮气的过程。异养部分反硝化过程副产物少，脱氮效率高，所以目前绝大多数的污水处理厂采用都是异养部分反硝化脱氮。但该过程需要污水含有充足的有机碳源供反硝化细菌利用，当废水中碳氮比较低时，该过程就需要外加有机碳源来完成脱氮。异养部分反硝化工艺的主要碳源包括甲醇、乙醇、乙酸盐、葡萄糖、粗糖浆、冰淇淋生产、甜菜糖加工的工业废水以及小麦秸秆和修剪植物等物质。其中，甲醇的成本低，应用最为广泛，但是其作碳源的反硝化效果低于乙酸，在反硝化系统启动阶段滞后期较长，且具有毒性，会对微生物产生影响；乙酸作为挥发性脂肪酸之一，也可被用作污水处理碳源，在反应器中添加乙酸盐后，可立即提升脱氮效果，但其成本过高，因此并未在污水处理厂中进行大规模应用；葡萄糖作为微生物易于使用的碳源，常用于实验室研究，但因其价格相对较高，且反硝化过程中易产生氨氮的积累，故不常将其用作实际污水处理厂中的反硝化碳源。以粗糖浆、冰淇淋生产、甜菜糖加工的工业废水以及小麦秸秆和修剪植物作为脱氮的替代碳源，所需的预处理过程复杂而冗长。因此，仍然需要一种廉价和容易获得的碳源。
[0004]餐厨垃圾作为一种固废，经厌氧消化后产生的水解酸化液，水解酸化液中溶解性有机质含量高，餐厨垃圾在厌氧消化中的可生化性大约为90.0％，可作为反硝化过程中理想的外部碳源。因此，利用餐厨垃圾水解酸化液进行异养生物反硝化，可以实现有机废弃物的减量和废物资源化效率的提高。例如现有技术“餐厨垃圾水解酸化液与传统碳源的脱氮效果比较”(参见：李梦露,蒋建国,张昊巍.餐厨垃圾水解酸化液与传统碳源的脱氮效果比较[J].中国给水排水,2014,30(15):20
‑
24.)采用图1所示的装置利用水解酸化液作为外加碳源，进行反硝化脱氮，但其出水中仍有NO2‑
的积累，并未实现深度脱氮。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高效深度脱氮系统和方法，采用本专利技术提供的系统以餐厨垃圾水解酸化液中有机质为碳源的异养部分反硝化与厌氧氨氧化耦合，能
够实现深度生物脱氮。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高效深度脱氮方法的系统，包括异养部分反硝化反应器3和与所述异养部分反硝化反应器3连通的厌氧氨氧化反应器5。
[0008]本专利技术提供了一种高效深度脱氮方法的系统，包括水解酸化反应器1，所述水解酸化反应器1设置有水解酸液出口11；
[0009]水解酸液进口211与所述水解酸液出口11连通的第一进水装置21；所述第一进水装置21还设置有进水基质出口212；
[0010]异养部分反硝化进水口31与所述进水基质出口212连通的异养部分反硝化反应器3；所述异养部分反硝化反应器3还设置有异养部分反硝化出液口32和回流水出口33；所述异养部分反硝化反应器3外围设置有控温隔层36；
[0011]废水出口221与所述异养部分反硝化进水口31连通的第二进水装置22，所述第二进水装置22还设置有回流水进口222；
[0012]反硝化液进口41与所述回流水出口32连通的缓冲池4，所述缓冲池4还设置有反硝化液出口42；
[0013]厌氧氨氧化进口51与所述反硝化液出口42连通的厌氧氨氧化反应器5，所述厌氧氨氧化反应器5还设置有回流出口52和压力平衡口53；所述厌氧氨氧化反应器5外围设置有加热套55。
[0014]优选的，所述异养部分反硝化反应器3内设置有三相分离器35；
[0015]所述厌氧氨氧化反应器5内设置有搅拌器54。
[0016]优选的，所述进水基质出口212与异养部分反硝化进水口31连通的管道上设置有第一蠕动泵61；
[0017]所述回流水出口33与异养部分反硝化进水口31连通的管道上设置有第二蠕动泵62；
[0018]所述废水出口221与所述异养部分反硝化进水口31连通的管道上设置有第三蠕动泵63；
[0019]所述厌氧氨氧化进口51与所述反硝化液出口42连通的管道上设置有第四蠕动泵66。
[0020]本专利技术提供了一种利用上述技术方案所述系统高效深度脱氮的方法，包括以下步骤：
[0021]将富集异养部分反硝化细菌污泥接种到异养部分反硝化反应器3中，将所述餐厨垃圾水解酸化液和含NO3‑
‑
NH
4+
废水混合作为反硝化进水通入至所述异养部分反硝化反应器3中进行异养部分反硝化，得到异养部分反硝化液；
[0022]将反硝化活性污泥接种到厌氧氨氧化反应器5中，通入含NO2‑
‑
NH
4+
废水进行污泥驯化培养，得到富集厌氧氨氧化细菌污泥，然后通入所述异养部分反硝化液进行厌氧氨氧化，处理后的废水达标排放。
[0023]优选的，所述反硝化进水中氨氮浓度为115～150mg N/L，硝氮浓度为65～75mgN/L，COD浓度为150～380mg CODCr/L，COD与N质量比为2.5～5：1。
[0024]优选的，接种到所述异养部分反硝化反应器3中的富集异养部分反硝化细菌污泥
的初始生物量浓度为2800～3500mg/L。
[0025]优选的，所述异养部分反硝化液中含有NO2‑
的浓度为60～80mg N/L，NH
4+
的浓度为48～60mgN/L。
[0026]优选的，接种到所述厌氧氨氧化反应器5中的富集厌氧氨氧化细菌污泥的初始生物量浓度为2800～3500mg/L。
[0027]优选的，所述厌氧氨氧化反应器5的运行周期为20～24h，一个运行周期包括6～12min进水、19～22h机械搅拌、40～80min沉淀、10～20min排水和4～8min闲置；所述厌氧氨氧化反应器5的运行总时间为130～300天；
[0028]所述厌氧氨氧化反应器5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效深度脱氮方法的系统，包括异养部分反硝化反应器(3)和与所述异养部分反硝化反应器(3)连通的厌氧氨氧化反应器(5)。2.一种高效深度脱氮方法的系统，包括水解酸化反应器(1)，所述水解酸化反应器(1)设置有水解酸液出口(11)；水解酸液进口(211)与所述水解酸液出口(11)连通的第一进水装置(21)；所述第一进水装置(21)还设置有进水基质出口(212)；异养部分反硝化进水口(31)与所述进水基质出口(212)连通的异养部分反硝化反应器(3)；所述异养部分反硝化反应器(3)还设置有异养部分反硝化出液口(32)和回流水出口(33)；所述异养部分反硝化反应器(3)外围设置有控温隔层(36)；废水出口(221)与所述异养部分反硝化进水口(31)连通的第二进水装置(22)，所述第二进水装置(22)还设置有回流水进口(222)；反硝化液进口(41)与所述异养部分反硝化出液口(32)连通的缓冲池(4)，所述缓冲池(4)还设置有反硝化液出口(42)；厌氧氨氧化进口(51)与所述反硝化液出口(42)连通的厌氧氨氧化反应器(5)，所述厌氧氨氧化反应器(5)还设置有回流出口(52)和压力平衡口(53)；所述厌氧氨氧化反应器(5)外围设置有加热套(55)。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述异养部分反硝化反应器(3)内设置有三相分离器(35)；所述厌氧氨氧化反应器(5)内设置有搅拌器(54)。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述进水基质出口(212)与异养部分反硝化进水口(31)连通的管道上设置有第一蠕动泵(61)；所述回流水出口(33)与异养部分反硝化进水口(31)连通的管道上设置有第二蠕动泵(62)；所述废水出口(221)与所述异养部分反硝化进水口(31)连通的管道上设置有第三蠕动泵(63)；所述厌氧氨氧化进口(51)与所述反硝化液出口(42)连通的管道上设置有第四蠕动泵(66)。5.一种利用权利要求1～4任一项所述系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱进，白琳嵚，马蕊，陈泳珺，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：