两级全程氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化处理主流低碳氮比生活污水的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了两级全程氨氧化

【技术实现步骤摘要】
两级全程氨氧化
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短程反硝化厌氧氨氧化处理主流低碳氮比生活污水的装置与方法


[0001]本专利技术涉及一种两级全程氨氧化
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短程反硝化厌氧氨氧化处理主流低碳氮比生活污水的装置，属于污水生物处理领域。

技术介绍

[0002]近年来，工农业技术和城镇化发展加快，人口数量不断增加，人类生活方式和工农业逐渐转型所导致的水污染问题，越来严重地威胁我国水资源和环境的安全。其中，含氮、磷污染物过量排放造成的水体富营养化问题尤为突出。目前，污水处理厂脱氮以生物法为主，传统硝化反硝化脱氮技术应用广泛。然而，该技术需要大量充足的碳源完成充分的反硝化。城市生活污水存在碳氮比较低的水质特点，使得常规污水处理厂对原水碳源应用不充分且外加碳源，大大增加了运行能耗，提升了污水处理成本。厌氧氨氧化的发现为污水脱氮技术的革新指明了新道路。厌氧氨氧化技术原理是，在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌利用亚硝态氮为电子受体，直接将氨氮转化为氮气，并产生小部分硝氮，这一过程不需要碳源，能够降低碳源和能源的需求。
[0003]目前，厌氧氨氧化技术应用的瓶颈主要是稳定的亚硝态氮的来源和进水中亚硝与氨氮合适的比例(1～1.32)。常见的两种亚硝态氮来源为短程硝化(NH
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NO2‑
)和短程反硝化(NO3‑
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NO2‑
)。由于城市生活污水属于低氨氮废水，其短程硝化很难实现与长期稳定维持，而生活污水中的有机物往往会因为曝气而浪费掉，通过短程反硝化来有效利用污水中的有机物，并且为厌氧氨氧化提供稳定的亚硝态氮来源则是一个很好的选择。因此，将生活污水原水一分为二，一部分全部硝化，另一部分则可提供短程反硝化所需碳源以及厌氧氨氧化所需氨氮，有效利用了原水碳源的同时，可以很方便调配处水中的氨氮与亚硝的比例，可保证厌氧氨氧化工艺的稳定性。
[0004]硝化作用是全球氮素循环的重要过程，长期以来硝化作用都被认为是分两步由氨氧化细菌(AOB)或氨氧化古菌(AOA)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)联合完成。第一步是氨氧化细菌(AOB)或氨氧化古菌(AOA)利用氧气将氨氮氧化为亚硝酸盐，第二部是亚硝酸盐氧化菌(NOB)利用氧气将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。2015年，全程氨氧化微生物被发现和确认，即全程氨氧化菌(comammox)可以将完成硝化作用两个过程，直接将氨氧化为硝酸盐(NH
4+
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NO3‑
)。并且，Comammox菌广泛分布与各种生态环境中，尤其在低氧和低氨氮环境中更容易富集。另外，相比较其他氨氧化菌，其对氨和氧气更高的亲和力，因此在低氨氮城市生活污水硝化过程中利用Comammox菌的全程氨氧化作用，在低氧或者微氧条件为短程反硝化厌氧氨氧化提供硝态氮，能够能加节省曝气能耗，对未来污水处理厂脱氮新技术的研究与应用有较大的意义。
[0005]本专利技术将全程氨氧化技术与短程反硝化及厌氧氨氧化技术相结合，原污水分为两部分，一部分进入全程氨氧化反应器将氨氮直接氧化为硝态氮，由于Comammox菌的低氨氮低氧生长特性，大大节省了曝气能耗；接着另一部分原污水同硝化液一同进入短程反硝化
厌氧氨氧化反应器中，异养菌利用原污水中的有机物将硝态氮反硝化为亚硝态氮，同时亚硝态氮和原污水中的氨氮一同被厌氧氨氧化菌利用，实现深度脱氮。该过程充分利用了原污水中的有机物，并且合理控制两部分原污水的比例，可以很好地为厌氧氨氧化过程提供合适比例的亚硝态氮和氨氮，进而实现城市污水经济高效脱氮。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种两级全程氨氧化
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短程反硝化/厌氧氨氧化工艺实现城市生活污水深度脱氮的装置和方法，实现将全程氨氧化技术和短程反硝化与厌氧氨氧化技术联合应用于城市生活污水脱氮处理中，相比较传统方式，耗氧量显著降低，充分利用原污水碳源，降低碳源投加能耗，同时可一定程度降低污泥产量。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种两级全程氨氧化
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短程反硝化/厌氧氨氧化工艺实现城市生活污水深度脱氮的装置，包括：城市生活污水箱(1)、全程氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)；所述城市污水原水箱(1)为密闭箱体，设有溢流管Ⅰ(1.1)和放空管Ⅰ(1.2)；所述全程氨氧化反应器(2)设有进水阀(2.2)、搅拌器(2.3)、曝气泵(2.4)、气体流量计(2.5)、微孔曝气头(2.6)、溢流堰(2.7)、pH/DO测定仪(2.8)和排水阀(2.9)；所述中间水箱为密闭箱体，设有溢流管Ⅱ(3.1)和放空管Ⅱ(3.2)；所述短程反硝化厌氧氨氧化反应器设有进水阀Ⅱ(4.3)、取样口(4.4)、三相分离器(4.5)、回流泵(4.6)和出水口(4.7)。
[0007]所述城市生活污水箱(1)通过进水泵Ⅰ(2.1)与全程氨氧化反应器(2)连接；全程氨氧化反应器(2)通过排水阀(2.9)和排水泵Ⅰ(2.10)连接中间水箱(3)；城市生活污水箱(1)通过进水泵Ⅱ(4.1)与中间水箱(3)连接；中间水箱(3)通过进水泵Ⅲ(4.2)与短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)连接。
[0008]本专利技术还提供了一种两级全程氨氧化
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短程反硝化/厌氧氨氧化工艺实现城市生活污水深度脱氮的方法，其具体启动与调控步骤如下：
[0009]1)启动系统：将具有全程氨氧化的污泥投加至全程氨氧化反应器(2)内，使反应器内污泥浓度(MLSS)为2500～5000mg/L；将具有短程反硝化厌氧氨氧化活性的污泥投加至短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)中，使反应器内污泥浓度(MLSS)为3000～5000mg/L；
[0010]2)运行时调控操作如下：
[0011]2.1)城市污水原水箱(1)中的污水通过进水泵Ⅰ(2.1)进入全程氨氧化反应器(2)内，进水时间为5～15min；然后全程氨氧化反应器(2)进行缺氧搅拌0.5～1.0h，将上周期产生的硝态氮反硝化为氮气；之后好氧曝气1.5～3.0h，DO浓度控制在0.2～0.4mg/L，静沉30min后将全部被氧化为硝氮的上清液排至中间水箱(3)，排水比为50％；控制反应器污泥龄为50d；
[0012]2.2)城市污水原水箱(1)中的原水通过进水泵Ⅱ(4.1)进入中间水箱(3)，使得中间水箱(3)内的废水中原水和全程氨氧化反应器(2)产生的排水比例为1:1～1.32:1；
[0013]2.3)中间水箱(3)中的废水通过进水泵Ⅲ(4.2)连续进入短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)中，水力停留时间(HRT)为3～6h，回流比为100～500％，出水实现深度脱氮并排放。
[0014]综上所述，本专利技术提供的一种两级全程氨氧化
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短程反硝化/厌氧氨氧化工艺实现
城市生活污水深度脱氮的装置和方法，其处理城市污水流程为：一部分原污水首先进入全程硝化反应器中，异养菌利用进水中的有机物将上周期产生的硝态氮全部反硝化为氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.两级全程氨氧化
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短程反硝化厌氧氨氧化处理主流低碳氮比生活污水的装置，其特征在于：包括城市生活污水箱(1)、全程氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)；所述城市污水原水箱(1)为密闭箱体，设有溢流管Ⅰ(1.1)和放空管Ⅰ(1.2)；所述全程氨氧化反应器(2)设有进水阀(2.2)、搅拌器(2.3)、曝气泵(2.4)、气体流量计(2.5)、微孔曝气头(2.6)、溢流堰(2.7)、pH/DO测定仪(2.8)和排水阀(2.9)；所述中间水箱为密闭箱体，设有溢流管Ⅱ(3.1)和放空管Ⅱ(3.2)；所述短程反硝化厌氧氨氧化反应器设有进水阀Ⅱ(4.3)、取样口(4.4)、三相分离器(4.5)、回流泵(4.6)和出水口(4.7)；其中所述城市生活污水箱(1)通过进水泵Ⅰ(2.1)与全程氨氧化反应器(2)连接；全程氨氧化反应器(2)通过排水阀(2.9)和排水泵Ⅰ(2.10)连接中间水箱(3)；城市生活污水箱(1)通过进水泵Ⅱ(4.1)与中间水箱(3)连接；中间水箱(3)通过进水泵Ⅲ(4.2)与短程反硝化厌氧氨氧化反应器(4)连接。2.应用权利要求1所述装置处理主流低碳氮比生活污水的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，崔慧慧，李夕耀，王淑莹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：