【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种基于功能载体的生物吸附-部分硝化-厌氧氨氧化(apna)工艺。
技术介绍
1、污水作为资源与能源的载体，越来越受到人们的广泛关注，特别是在《巴黎气候协定》签署与实施之后,污水的高效低碳处理以及污水资源能源的开发利用显得非常重要。目前，传统污水脱氮工艺会消耗大量电能、药剂，并产生大量温室气体，不能满足能源循环利用以及可持续发展要求。
2、厌氧氨氧化是一种不需要曝气和有机碳源的自养脱氮技术，在厌氧条件下厌氧氨氧化菌(anammox)可利用nh4+-n和no2--n直接生成n2，理论上可以节省100％的外加碳源和60％的曝气量。目前，该技术在侧流废水脱氮领域应用较为成熟，但是在主流城市污水的应用中仍存在一定的挑战，首先，主流城市污水里存在的有机物会对厌氧氨氧化菌的生长造成干扰，且城市污水中缺少厌氧氨氧化反应的底物亚硝态氮，所以需要部分硝化阶段将一部分氨氮氧化成亚硝态氮才能进行后续的厌氧氨氧化反应。
3、相比于活性污泥工艺，生物膜工艺由于载体的存在，可以增加污泥龄，提高容积负荷，因此能有效富集厌氧氨氧化细菌，是实现主流城市污水厌氧氨氧化的有效手段。尤其是基于悬浮载体的mbbr以及ifas工艺，克服了固定式生物膜工艺传质效率低，易拥堵结团等弊端，极具应用前景。目前使用较多的悬浮载体主要为聚乙烯和聚丙烯等机械强度高、密度接近水的聚烯烃材料。但由于其材质原因，导致其生物亲和性差，并缺乏针对好氧及厌氧氨氧化细菌的特定功能性设计，使得载体不能高效富集硝化或厌氧氨氧化细菌等功能菌并提升其活
4、本专利技术提出了一种污水厂资源能源回收利用及运行模式，包括：①将污水中的有机物转变为能源物质，即有机物被生物吸附后，剩余污泥可以用于厌氧消化产甲烷并热电联产；②在低曝气、无外加源碳条件下实现高效脱氮，即基于功能载体的部分硝化-厌氧氨氧化；③将处理后的优质水作为水资源回用，本专利技术为实现能源、水资源循环利用以及可持续发展目标提供有力支撑。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于功能载体的生物吸附-部分硝化-厌氧氨氧化(apna)工艺，在高效脱氮的同时，可以大幅度降低曝气和co2、n2o等温室气体的排放。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种基于功能载体的生物吸附-部分硝化-厌氧氨氧化工艺，所述工艺的处理装置主要包括进水槽、进水泵、生物吸附反应池、中间沉淀池、部分硝化反应池、厌氧氨氧化反应池和二沉池，进水槽经进水泵与生物吸附反应池的入口相连，生物吸附反应池中设置有搅拌装置，生物吸附反应池出水口与中间沉淀池的入口相连，中间沉淀池底部的污泥回流出口与生物吸附反应池的污泥回流入口相连，中间沉淀池的出水口与部分硝化反应池的入口相连，部分硝化反应池顶部设置有曝气装置，曝气装置通过管道与在部分硝化反应池底部设置的曝气盘连通，部分硝化反应池内装填有硝化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，部分硝化反应池的出水口与厌氧氨氧化反应池的入口相连，厌氧氨氧化反应池内装填有厌氧氨氧化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，厌氧氨氧化反应池的出口与二沉池的入口相连；
4、包括如下步骤：
5、(1)废水由进水槽经进水泵进入生物吸附反应池，生物吸附反应池中接种有活性污泥，通过搅拌装置控制生物吸附反应池中溶解氧为0.1-0.5mg/l，控制水力停留时间为10-60min，污泥浓度不低于2000mg/l，污泥回流比为10％-60％；
6、(2)生物吸附反应池的出水进入部分硝化反应池，部分硝化反应池中接种有活性污泥，通过低氧曝气控制溶解氧为0.3-2.0mg/l，水力停留时间为2-10h，污泥浓度不低于2000mg/l；
7、(3)部分硝化反应池的出水进入厌氧氨氧化反应池，厌氧氨氧化反应池中接种有厌氧氨氧化菌，水力停留时间为4-24h，污泥浓度不低于2000mg/l。
8、基于上述技术方案，进一步地，所述的厌氧氨氧化功能载体由有机高分子基料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得，所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过载体总质量的10％；所述的有机高分子基料为聚乙烯或聚丙烯；改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物；功能材料为零价铁、含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料的一种或二者的混合；所述的含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料包括氧化石墨烯及含氧官能团丰富或经过氧化处理的活性炭、生物炭。
9、基于上述技术方案，进一步地，所述的硝化功能载体由有机高分子基料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得，所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过载体总质量的10％；所述的有机高分子基料为聚乙烯或聚丙烯，功能材料为沸石，改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物。
10、基于上述技术方案，进一步地，所述的厌氧氨氧化功能载体和硝化功能载体通过物理共混或螺杆挤出工艺制备而成。
11、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的生物吸附反应池的运行温度为室温，污泥浓度为2000mg/l-10000mg/l。
12、基于上述技术方案，进一步地，所述中间沉淀池的污泥回流比为10％-80％。
13、基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的部分硝化反应池的运行温度不低于18℃，污泥浓度为2000mg/l-8000mg/l。
14、基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述的厌氧氨氧化反应池运行温度不低于18℃，控制反应器内为厌氧环境，污泥浓度为2000mg/l-8000mg/l。
15、基于上述技术方案，进一步地，所述二沉池的污泥回流比为10％-100％。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)生物吸附池高效吸附cod，使得出水cod低于50mg/l，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)的一级a标准。此过程可以节约曝气、减少co2排放，并且为后续硝化菌、厌氧氨氧化菌等自养菌提供有利生存条件。生物吸附后的剩余污泥含有大量有机物，可以用于厌氧消化产甲烷并热电联产。
18、(2)部分硝化反应池内投加的硝化功能载体具有亲水性，并且沸石有吸附氨作用，可以富集氨氧化菌，优化系统中的菌群结构和提升系统的部分硝化性能，使部分硝化反应池稳定地为厌氧氨氧化反应池提供反应底物亚硝态氮。
19、(3)厌氧氨氧化反应池投加的厌氧氨氧化功能载体，其中零价铁强化厌氧微环境，铁元素作为厌氧氨氧化细菌辅酶因子血红素c的组成成份，强化厌氧氨氧化细菌的增殖和胞内代谢速率，含-c＝o官能团、-cooh官能团、共轭大π键的碳基材料通过自身氧化态和还原态的循环介导厌氧氨氧化细菌的胞外电子传递，从而强化厌氧氨氧化细菌的胞外代谢速率；聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于功能载体的生物吸附-部分硝化-厌氧氨氧化工艺，其特征在于，所述工艺的处理装置主要包括进水槽、进水泵、生物吸附反应池、中间沉淀池、部分硝化反应池、厌氧氨氧化反应池和二沉池，进水槽经进水泵与生物吸附反应池的入口相连，生物吸附反应池中设置有搅拌装置，生物吸附反应池出水口与中间沉淀池的入口相连，中间沉淀池底部的污泥回流出口与生物吸附反应池的污泥回流入口相连，中间沉淀池的出水口与部分硝化反应池的入口相连，部分硝化反应池顶部设置有曝气装置，曝气装置通过管道与在部分硝化反应池底部设置的曝气盘连通，部分硝化反应池内装填有硝化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，部分硝化反应池的出水口与厌氧氨氧化反应池的入口相连，厌氧氨氧化反应池内装填有厌氧氨氧化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，厌氧氨氧化反应池的出口与二沉池的入口相连；
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的厌氧氨氧化功能载体将有机高分子基料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得，所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过载体总质量的10％；所述的有机高分子基料为聚乙烯或聚丙
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的硝化功能载体由有机高分子基料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得，所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过载体总质量的10％；所述的有机高分子基料为聚乙烯或聚丙烯，功能材料为沸石，改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物。
4.根据权利要求2或3所述的工艺，其特征在于，所述的厌氧氨氧化功能载体和硝化功能载体通过物理共混或螺杆挤出工艺制备而成。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的生物吸附反应池的运行温度为室温，污泥浓度为2000mg/L-10000mg/L。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述中间沉淀池的污泥回流比为10％-80％。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的部分硝化反应池的运行温度不低于18℃，污泥浓度为2000mg/L-8000mg/L。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(3)中所述的厌氧氨氧化反应池运行温度不低于18℃，控制反应器内为厌氧环境，污泥浓度为2000mg/L-8000mg/L。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述二沉池的污泥回流比为10％-100％。
...【技术特征摘要】
1.一种基于功能载体的生物吸附-部分硝化-厌氧氨氧化工艺，其特征在于，所述工艺的处理装置主要包括进水槽、进水泵、生物吸附反应池、中间沉淀池、部分硝化反应池、厌氧氨氧化反应池和二沉池，进水槽经进水泵与生物吸附反应池的入口相连，生物吸附反应池中设置有搅拌装置，生物吸附反应池出水口与中间沉淀池的入口相连，中间沉淀池底部的污泥回流出口与生物吸附反应池的污泥回流入口相连，中间沉淀池的出水口与部分硝化反应池的入口相连，部分硝化反应池顶部设置有曝气装置，曝气装置通过管道与在部分硝化反应池底部设置的曝气盘连通，部分硝化反应池内装填有硝化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，部分硝化反应池的出水口与厌氧氨氧化反应池的入口相连，厌氧氨氧化反应池内装填有厌氧氨氧化功能载体，投加量为反应器有效容积的10％-60％，厌氧氨氧化反应池的出口与二沉池的入口相连；
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的厌氧氨氧化功能载体将有机高分子基料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得，所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过载体总质量的10％；所述的有机高分子基料为聚乙烯或聚丙烯；改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物；功能材料为零价铁、含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料的一种或二者的混合；所述的含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料包括氧化石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员：全燮，刘鑫，刘涛，陈硕，李肇东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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