一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市污水深度脱氮工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，该工艺包括以下步骤：污泥驯化：将污泥装填至VBBR中，利用城市生活污水对污泥进行驯化；污泥加速驯化：向城市生活污水中添加有机碳源，随后逐步减少有机碳源的加入量，同时逐步增加含氮有机废水的加入量，直至完全停止添加有机碳源；城市污水深度脱氮：仅添加含氮有机废水作为碳源，基于VBBR实现城市生活污水的深度脱氮。与现有的传统污水处理技术相比，本发明专利技术以含氮有机废水作为电子供体用于反硝化，在满足国家的排放标准的前提下，实现污水的深度脱氮。实现污水的深度脱氮。实现污水的深度脱氮。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市污水深度脱氮工艺


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，具体涉及一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市污水深度脱氮工艺。

技术介绍

[0002]我国每年工业生产过程中所排放的废水中大多数废水是含有难降解有机化合物的废水。然而，也有不少工业废水具有良好的可生化性，如食品加工以及啤酒生产等行业，这些废水通常含有大量的易降解有机物。在处理这些废水时，人们往往采用厌氧加好氧的生物处理工艺，这种处理工艺是一种相对低成本的方法，但无论采用何种处理方法，都需要消耗较大的能量。近年来，人们改变了传统的思维，将一些高浓度，且可生化性较好的废水作为资源。例如，将食品加工过程中的废水或废弃物作为外源电子供体，以促进城镇污水处理厂的反硝化反应，以提高城镇生活污水总氮的去除率。据报导，2021年苏州工业园区清源华衍水务有限公司和青岛水务集团有限公司均采用当地啤酒生产过程中的废水作为碳源(电子供体)用于反硝化反应，以提高城镇污水总氮的去除率。这既降低了城镇生活污水处理时外购碳源的成本，又使啤酒废水得到有效处理。
[0003]但是，工业废弃物或废水是否能用作反硝化电子供体用于污水处理厂深度脱氮的先决条件就是几乎不含氮元素。例如啤酒废水的特点就是几乎不含氮元素，将它们作为反硝化电子供体是合适的。但是现实中有些工业废水，其可生化性虽然相对比较好，但却是含氮有机废水。例如，豆制品加工废水是一种对环境污染严重、影响面较广且较难处理的典型含氮的有机废水。该废水产生量大，有机物浓度高，可生化性较好，但通常COD浓度高达上万毫克每升，该废水的平均COD/N比约为5左右，由此可知其氮含量也高达数千毫克每升。此外，还有一些含有含氮杂环化合物的有机废水，其可生化性也较好，但考虑到其成分中含有氮元素，目前这一类废水的处理方式基本上仍采用传统生物处理方法。这既消耗不少动力，也浪费了蕴藏于其中的有机碳源。
[0004]另一方面，我国不少城镇污水处理厂排放的尾水中，在大多数总氮超标的情况中，硝酸盐氮是其中的主要成分，这表明通过反硝化反应是降低总氮浓度的关键步骤。而要使总氮浓度降低，在水处理过程中需要提供足够的碳源作为电子供体(H)以驱动反硝化反应的进行：NO3–
+5H＝0.5N2+H2O+OH
–
，其中H表示电子。在很多城镇生活污水处理厂，都采用可生化性良好的有机化合物，诸如葡萄糖、乙酸钠或甲醇等作为电子供体。但无论使用哪种化合物都将提高水处理的成本。
[0005]以往对含氮有机废水作为电子供体进行反硝化的研究或应用在水处理领域，即使有一些实验室阶段的尝试，但是在工程应用领域几乎还是一个空白。这是因为人们担心在实际的生物降解过程中，含氮有机废水释放出的内源氮素会导致出水中的总氮浓度不降反升。因此，目前几乎还没有人针对实际废水进行尝试。若长此以往按照传统方法进行处理不仅白白浪费了大量的资源，还成为相关生产企业的一个负担。因此，将含氮有机废水作为碳
源用于反硝化，具有重要的理论和现实意义。
[0006]此外，即使含氮有机废水可以用于反硝化的碳源，但采用传统的反硝化生物处理工艺和设备，还是很难保证含氮有机废水中的氮素得到有效的去除。由于含氮有机废水，例如豆制品加工废水或含有含氮杂环化合物的工业废水的特点是不仅COD浓度较高，而且总氮浓度也较高。为保证以含氮有机废水作为碳源进行反硝化时，不会出现其中的氮素导致总氮不降反升的现象，有必要采用高效的生物反应器。
[0007]在此之前，曾有人利用含氮杂环化合物，如N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)作为电子供体去除硝酸盐进行了研究，并申报了相关的专利。例如，降解N
‑
甲基吡咯烷酮的肠杆菌及在废水处理中的应用(专利号：ZL 201910209582.7)；N
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甲基吡咯烷酮降解菌及在废水处理中的应用，(ZL202011483934.7)。这两项专利技术的核心内容是针对降解NMP的微生物纯菌进行专利保护，同时也提到了利用该微生物菌种以NMP为电子供体通过反硝化使硝酸盐(NO3–
)还原为氮气(N2)。但这两个专利均没有考虑到NMP作为电子供体用于反硝化时，其自身还会有NH3的释放问题，即：C5H9NO+9H2O
→
5CO2+NH3+24H(其中H 表示电子供体)。这样即使外源硝酸盐得到去除，但因为其释放的内源NH3以及由其转化的内源硝酸盐(NO3–
)没有得到去除，这样在实际的废水处理过程中，总氮还是不能得到有效去除。因此简单地将NMP作为电子供体进行反硝化而不考虑如何去除其所释放的内源NH3，显然是不能应用于实际工程的。其次，这两项专利亦没有考虑采用何种污水处理工艺或设备来实现其目的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既将外源硝酸盐去除，又要将含氮有机废水所释放的内源NH3去除的基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市污水深度脱氮工艺。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]因为目前几乎所有产生高浓度含氮有机废水的企业都是将该废水作为高浓度有机废水通过生物方法进行处理，这不仅需要消耗大量的动力，而且还浪费了蕴藏在含氮有机废水中潜在的电子供体。通过本专利技术的实施，既可以节省处理含氮有机废水作为废水的处理费用，又可以提高城镇污水处理厂污水中总氮的去除率，具体方案如下：
[0011]专利技术人首先在实验室按照如图2所示的流程进行实验，以厌氧和好氧生物降解交替的模式进行实验。
[0012]在第一组的厌氧反硝化实验中，加入初始NO3‑
‑
N浓度为28mgN/L的硝酸盐。由图4可知，NO3–
‑
N在0.5小时时就已经被完全去除，而NO2–
‑
N浓度先增加，在0.5小时达到最高点，随后降低至零。在反应过程中首先在厌氧条件下以含氮有机废水为碳源将NO3–
还原为N2，同时含氮有机废水中的氮素以 NH
4+
‑
N的形式释放出来。接着在好氧条件下对所释放出来的NH
4+
‑
N进行氧化，使其转换为NO3–
或NO2–
。随后重复之前两段实验，但加入的含氮有机废水的浓度逐步降低，同时总氮的浓度也随之降低。
[0013]经过以上循环实验中，含氮有机废水中的有机碳源可以得到有效利用， COD的去除率在95％以上，同时其自身的氮素也得到有效去除，最后总氮浓度也可以降低至5mgN/L以下。
[0014]基于以上的发现，提出一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市污水深度脱氮
工艺，该工艺包括以下步骤：
[0015]一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，该工艺包括以下步骤：
[0016]污泥驯化：将污泥装填至VBBR中，利用城市污水对污泥进行驯化；
[0017]污泥加速驯化：向城市生活污水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：污泥驯化：将污泥装填至VBBR中，利用城市生活污水对污泥进行驯化；污泥加速驯化：向城市生活污水中添加有机碳源，随后逐步减少有机碳的加入量，同时逐步增加含氮有机废水的加入量，直至完全停止添加有机碳源；城市污水深度脱氮：仅添加含氮有机废水作为碳源，基于VBBR实现城市生活污水的深度脱氮。2.根据权利要求1所述的一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，其特征在于，所述的VBBR为缺氧VBBR与好氧VBBR的串联耦合，待处理的污水先进入缺氧VBBR，然后再流入好氧VBBR，最后经出口管排放；所述好氧VBBR的出口管路设置一个旁路与缺氧VBBR的进口管路相连。3.根据权利要求1所述的一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，其特征在于，所述的有机碳源包括碳水化合物、乙酸钠或甲醇；所述的含氮有机废水中包括含氮杂环化合物。4.根据权利要求1所述的一种基于VBBR以含氮有机废水为碳源的城市生活污水深度脱氮工艺，其特征在于，所述的含氮有机废水中，COD/N比不低于15:1，COD浓度大于5000mgCOD/L。5.根据权利要求1所述的一种基于VBBR以含氮有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永明，陈浮，阎宁，李默，孙伟华，陈晓锋，陈松筠，诸晓慧，马悦，张海雲，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：