本发明专利技术提供一种基于甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化耦合过程的污水处理工艺，其特征在于：(1)在气提式厌氧反应器中，接种具有反硝化除磷功能的颗粒污泥，使反应器中的污泥浓度为5～10g/L；(2)将待处理的污水泵入气提式厌氧反应器中，所述待处理的污水中至少含有HCO3-、CO2、NH4+、SO42-、NO3-、PO43-；(3)利用内循环气体泵对泵入污水进行气提搅拌，在温度为32±1℃的无氧条件下厌氧反应3～5小时后沉淀；(4)沉淀后上清液排出系统；(5)当污泥体积大于反应器体积的30％时，排出10～40％体积份的污泥。本发明专利技术实现甲烷化、反硝化与厌氧氨氧化耦合，在气提式厌氧反应器中同时实现COD、氨氮、总氮的去除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护、污水处理领域。具体涉及到一种基于甲烷化、厌氧氨氧化和反硝化耦合过程的污水生物处理工艺。
技术介绍
厌氧氨氧化工艺(ANaerobic A匪onium 0Xidation，简称ANA匪0X)是荷兰Delft 工业大学最早发现并命名的一种新型生物脱氮工艺，该工艺指在厌氧条件下，以亚硝酸盐 为电子受体，将氨氮直接氧化成氮气从水中去除的过程，其生化反应方程式为 NH4++1. 32N02—+H+ — 1. 02N2+0. 26N03—+2H20 在厌氧氨氧化过程中不但不需要有机物作为电子供体，反而有机物会对厌氧氨氧 化作用产生抑制作用。然而厌氧氨氧化过程中会有10%的硝酸盐生成，这部分硝酸盐不能 通过厌氧氨氧化途径被去除，因此限制了该技术的脱氮效果。 在传统生物脱氮除磷系统中，存在反硝化菌与聚磷菌对碳源的竞争，系统不能同 时满足硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的需求，硝化菌和聚磷菌所需的污泥龄不同等矛盾，因 此，传统的生物脱氮除磷系统往往不能同时取得较好的脱氮、除磷效果。 反硝化除磷技术是指聚磷菌(Poly-P Accumulating Organisms, PA0)能 在在没有02的条件下利用N03—作为吸磷的电子受体，PA0体内的聚羟基脂肪酸 (Polyhydroxyalkanoates， PHA)并非像传统的好氧吸磷时被02氧化去除，而是作为N03—反 硝化的碳源，富磷污泥以剩余污泥的形式被排除出系统。但是，反硝化除磷仍然存在一些不 足(l)MC-N只有全部被氧化为N03—-N，才能通过反硝化除磷途径被去除，根据反硝化聚磷 理论设计的4^81 工艺脱氮效果就因此受到限制，而朋4+^氧化则需要大量氧气；(2)典型 城市污水TN/TP为6-12左右，而反硝化除磷缺氧段磷酸盐吸收量与硝酸盐消耗量的有一定 的比例关系，因此，即便是NH4+-N全部被氧化，反硝化除磷技术在去除磷的同时也只能脱去 一部分氮，其余的氮不能通过反硝化除磷途径被去除。因此，有必要寻求这一问题的解决途 径。 甲烷化可与反硝化耦合且经驯化可适应N03—-N的毒性并能达到较佳的脱氮降解 有机物的效果，有机物通过产甲烷而得以消耗，避免异养菌的过度生长影响厌氧氨氧化菌 的作用的生长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在有机碳源条件下实现厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化 耦合的污水处理工艺，为污水中污染物的去除提供了一种新途径。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种基于甲烷化、反硝化和厌氧氨氧 化耦合过程的污水处理工艺，其特征在于 (1)在气提式厌氧反应器中，接种具有反硝化除磷功能的颗粒污泥，使反应器中的污泥浓度为5 10g/L ;所述具有反硝化除磷功能的颗粒污泥具有如下特征将硝酸 还原呈阳性，菌体内又含聚磷颗粒，在缺氧状态下能以硝酸盐为电子受体同时反硝化吸 磷脱氮的菌种，如假单胞菌属(Pseudomonas s卯)，沙雷氏菌属(Serratia spp)和弧菌 (Vibriospp);本专利技术使用的接种污泥能在缺氧的条件下利用N03—作为吸磷的电子受体，此 时，PAO体内的PHA并非像传统的好氧吸磷时被02氧化去除，而是作为N03—反硝化的碳源， 实现了脱氮、除磷过程的耦合； (2)将待处理的污水泵入气提式厌氧反应器中，所述待处理的污水中至少含有 HC03—、 C02、 NH4+、 S042—、 N03—、 P043—，以提供甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化反应所需的基质条件； (3)利用内循环气体泵对泵入污水进行气提搅拌，反应器按进水_反应_沉淀_排 水-排泥(按需要)顺序进行，在温度为32士rC的无氧条件下反应3 5小时，实现有机 物以及氮、磷的去除，反应结束后沉淀，实现泥水的分离； (4)沉淀后上清液排出系统； (5)当污泥体积大于反应器体积的30%时，排除部分污泥，一般每隔一天排污泥1 次，每次排除污泥不大于10 40% 。 上述步骤(1)中所述具有反硝化除磷功能的颗粒污泥可以经过人工培养获得，培 养过程为 以城镇污水处理厂的二沉池排放的污泥作为接种污泥，经过如下两个阶段的培 养 (A)采取厌氧/好氧方式运行，目的是富集聚磷菌，淘汰其它菌属在SBR反应器中，加入接种污泥和按照cod :氨氮总磷=120 150 : 3 io : i 3的比例配制的人工合成污水，厌氧搅拌1 4h，然后曝气2 4h，曝气结束后静置沉淀0. 5 2h，然后排 水、进水，在室温28 °C 士2t:条件下每天运行2 4个周期； (B)采用厌氧/缺氧方式运行，目的是富集利用硝态氮为电子受体的反硝化聚磷菌在sbr反应器内厌氧搅拌i 4h，然后加入按照cod :氨氮硝酸盐总磷=120 150 : 3 10 : 15 40 : l 3的比例配制的污水，所说的硝酸盐为1(冊3，缺氧搅拌2 4h，缺氧结束后静置沉淀0. 5 2h，然后排水、进水，每天运行2 4个周期，每周期结束时 检测除磷效果，直至除磷效率达到80%以上； 通过对进水曝氩气30min以及用密封的方式严格控制反应器中厌氧、缺氧状态， 整个培养过程中控制污泥龄为25d，污泥浓度MLSS在2 5g/L，培养时间一般为15 30 天。 为了保证厌氧反应的无氧条件，步骤(2)中的待处理的污水在泵入前进行曝氩气 处理，排除污水中的氧气，以维持厌氧环境。 为保证所培养的微生物生长、繁殖需要，步骤(2)中待处理的污水中加入有适当 微量元素作为补充，所述微量元素为铁、铜、锰、钼、锌和/或钴盐。 本专利技术中，经过复杂的生化反应过程，污泥经过污泥适应与转化期、过渡期、稳定 期等过程。污泥的适应与转化期出水NH3_N不稳定，呈现较大的波动下降；与NH3_N的去 除效果不同，N02—-N生成量呈波动性下降；与N02—-N对应的N03—-N去除率逐渐减少，说明硝 化作用逐渐减弱；TN去除率先为负值而后去除率很低，除生物消耗外基本不去除；C0D去除 率逐渐增加。过渡期出水的N03—-N与N02—-N之和大于进水的N03—-N， NH3_N的去除率呈现先降后升的趋势，COD去除率逐步提高。稳定期NH3-N去除量与N02—-N生成量开始出现波动下降，说明反应器中已经出现厌氧氨氧化菌。反硝化作用逐渐减弱，厌氧氨氧化作用逐渐增强，实现了厌氧氨氧化与甲烷反硝化耦合，表现在NH3-N、 TN、 N03—-N和COD的持续稳定的去除。 本专利技术中，产甲烷菌能够在厌氧环境中降低有机物对厌氧氨氧化菌的影响。然而N03—-N对产甲烷菌具有抑制作用，需要反硝化菌为其解毒。 加强反硝化菌活性也加强了产甲烷菌活性，而加强产甲烷菌活性不影响反硝化菌活性；甲烷化可与反硝化耦合且经驯化可适应N(V-N的毒性并能达到较佳的脱氮降解有机物的效果。通过污泥消化产甲烷，NH4+-N部分氧化至N02—-N，然后以NH4+-N为电子供体厌氧氨氧化，即可实现了甲烷化和厌氧氨氧化。 即采用N03—-N部分反硝化至N02—-N，然后以NH4+_N为电子供体厌氧氨氧化，利用甲烷菌产甲烷降解有机物作用为厌氧氨氧化解除抑制，从而实现甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化的耦合。 本专利技术的有益效果为 1、本专利技术实现甲烷化、反硝化与厌氧氨氧化耦合，在气提式厌氧反应器中同时实现C0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化耦合过程的污水处理工艺，其特征在于： （１）在气提式厌氧反应器中，接种具有反硝化除磷功能的颗粒污泥，使反应器中的污泥浓度为５～１０ｇ／Ｌ； （２）将待处理的污水泵入气提式厌氧反应器中，所述待处理的污水中至少含有ＨＣＯ↓［３］↑［－］、ＣＯ↓［２］、ＮＨ↓［４］↑［＋］、ＳＯ↓［４］↑［２－］、ＮＯ↓［３］↑［－］、ＰＯ↓［４］↑［３－］； （３）利用内循环气体泵对泵入污水进行气提搅拌，在温度为３２±１℃的无氧条件下厌氧反应３～５小时后沉淀； （４）沉淀后上清液排出系统； （５）当污泥体积大于反应器体积的３０％时，排出１０～４０％体积份的污泥。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：操家顺，周文理，
申请(专利权)人：河海大学，南京河海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：84
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