本发明专利技术涉及一种厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器脱氮处理工艺，本发明专利技术包括深度厌氧池、缺氧池和好氧池。污水进入工艺后，经不同种类微生物的作用，完成厌氧发酵、缺氧反硝化，好氧硝化的生化处理过程，最终通过膜过滤抽吸获得出水。该工艺通过优化厌氧段微生物的生长环境，一方面促进原污水中颗粒态（含胶体态）有机物、慢速降解有机物及难降解有机物的水解酸化，另一方面使排放至厌氧池的剩余活性污泥发酵产酸，为缺氧反硝化提供优质碳源，并利用高污泥浓度强化生物反硝化过程，解决生物脱氮过程碳源不足的问题，同时利用膜的高效截流分离特性，实现污水中总氮的高效去除。该工艺可在不额外投加碳源的条件下，充分利用进水中的碳源转化及工艺自身污泥发酵产生的碳源补充到反硝化段，进行深度脱氮处理，工艺简单、控制灵活，出水总氮可达优于一级A排放标准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水和废水处理
，具体涉及一种厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器脱氮处理工艺。
技术介绍
随着环境水体污染的不断加剧，许多国家及地方都制定了更加严格的营养物质排放标准以防止受纳水体进一步富营养化。目前，我国越来越多地方要求城市污水厂出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，其中总氮要求 < 15mg/L ；而北京地区制定了全面提升污水处理厂出水水质的改造技术，要求处理出水达到地表水IV类水体标准，其中总氮要求< 1. 5 mg/L ；此外，在水体污染较为严重的城市和地区，如昆明，则要求污水厂升级改造后出水部分指标优于国家一级A标准，甚至也达到IV类水体标准，为滇池的治理开辟新的途径。随着国家对污水处理厂出水的进一步严格要求，污水处理厂的升级改造逐渐成为排水行业关注的焦点，同时也是排水行业面临的主要挑战。膜-生物反应器(MBR)是膜分离技术与传统活性污泥法有机结合而成的新型污水处理工艺，因具有出水水质好、占地面积小和污泥产率低等特点而在污水处理及回用中发挥着越来越重要的作用。然而，目前国内MBR的研究重点主要放在污染物去除机理、膜污染机理及膜污染控制等方面，而MBR强化脱氮方面研究尚显不足。MBR中一般硝化效率较高， 脱氮过程主要受反硝化控制，而由于受限于反硝化碳源不足，出水硝态氮占总氮较高的百分比，总氮的去除需要进一步优化。MBR技术由于自身具有传统生物处理工艺所无法比拟的优点，近年来在污水处理与资源化领域得到了越来越广泛的应用，也成为城市污水处理厂进行升级改造的主选工艺之一，如何进一步强化MBR工艺对氮的高效去除，实现出水水质的提升就显得尤为迫切和重要。生物脱氮过程主要包括有机氮的氨化，氨氮的硝化和硝酸盐的反硝化作用，其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行，硝化作用是在好氧条件下进行，反硝化作用是在缺氧条件下进行。生物脱氮是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后，转变为氮气而被去除的过程。 同时，微生物的同化作用也可以将部分氮(氨氮或有机氮)转化为微生物细胞的组成部分， 以剩余活性污泥的形式从污水中去除。传统的生物脱氮工艺通常采用前置反硝化或后置反硝化来实现对氮的去除，设置了厌氧段的AAO工艺可同步实现脱氮和除磷，其中，脱氮过程主要在缺氧段和好氧段完成，好氧段硝化作用产生的硝态氮和亚硝态氮再回流至缺氧段进行反硝化；然而，污水经过厌氧段后，污水中易生物降解的有机物被大量去除，导致缺氧段碳源不足，反硝化过程受抑制，影响了脱氮效果。针对生物脱氮效率不高的问题，现有的研究方向主要有以下两个方面(1)改进工艺条件，如黄霞(强化内源反硝化的膜-生物反应器脱氮除磷工艺及装置专利技术专利公开号101279794)利用高污泥浓度强化内源反硝化作用和反硝化除磷技术实现对氮和磷的高效同步去除；马军(一种城市污水强化脱氮除磷的方法专利技术专利公开号 10157515)将二沉池底部的污泥处理后回至初沉池进行水解酸化提供碳源从而强化脱氮效果；王建芳(利用内源反硝化生物脱氮除磷使污泥减量的方法及反应系统专利技术专利公开号 10118207)利用污泥浓缩厌氧过程中产生的溶解性COD作为聚磷菌厌氧释磷的碳源，实现脱氮除磷。(2)投加外碳源，如汪诚文(一种污泥脱水液作碳源对低碳氮比城市污水的处理方法专利技术专利公开号101575139; —种垃圾渗滤液作碳源对低碳氮比城市污水的处理方法专利技术专利公开号101575140)，均在投加外碳源的条件下取得了比较好的处理效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器脱氮处理工艺， 本工艺主要通过优化厌氧条件，在厌氧微生物的作用下，原污水中颗粒态(含胶体态)有机物、慢速降解有机物及难降解有机物的水解酸化，同时回流的剩余活性污泥厌氧发酵产生易生物降解物质，从而为反硝化提供优质碳源，提高反硝化速率，实现污水的深度脱氮。本专利技术提出的厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器脱氮处理工艺，厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器包括深度厌氧池1 (污泥发酵池)、缺氧池2和好氧池3，其中深度厌氧池1下部为厌氧污泥层11，上部为厌氧上清液10，缺氧池2内设置搅拌混合装置4，好氧池 3内设置曝气充氧装置5和膜组件6，膜组件6通过膜出水泵9和管道连接出水口，底部设置剩余活性污泥排放口 12 ；好氧池3通过第一回流泵7和管道连接缺氧池2，通过第二回流泵8和管道连接深度厌氧池1，具体步骤如下原污水首先从深度厌氧池1底部进入整个厌氧发酵产酸强化膜-生物反应器，经过一段厌氧污泥层11，在厌氧微生物的作用下，将原污水中的部分碳源(颗粒态、胶体态以及部分慢速降解和难降解有机物)充分水解、酸化，转化为小分子的挥发性有机酸(乙酸、丙酸、 异丁酸等)，富含优质碳源的厌氧上清液10再进入缺氧池2，污水在异养菌的作用下进行高效的反硝化过程；随后，污泥混合液进入好氧池3，经过高浓度自养微生物的硝化作用，产生的富含硝态氮和亚硝态氮的混合液回流至缺氧池2，为反硝化过程提供电子受体，同时， 将好氧池3内的活性污泥部分回流至深度厌氧池1底部，进行污泥的厌氧发酵处理，污泥在厌氧条件下进行发酵产生脂肪酸，进一步提供系统反硝化所需碳源，并同步实现污泥减量； 此外，好氧池3底部排放少量的剩余活性污泥，以维持整个生物过程在高污泥浓度下进行。 在本工艺中，总水力停留时间6. 5 10h，其中，厌氧发酵过程1. 5^3. 0 h，脱氮过程5. (Γ7. 0 h ；系统总泥龄80 120 d，硝化菌泥龄15 20 d，膜组件通量18 22 L/(m2 · h)。本专利技术中，所述好氧池3由膜池和生物反应池合建。本专利技术中，整体工艺需控制两个泥龄。一个是系统总泥龄，由好氧池剩余活性污泥的外排量控制，是表观泥龄；另一个是硝化菌泥龄，由好氧池回流至深度厌氧池的污泥量和外排的污泥量之和控制。本专利技术通过改变厌氧条件和进水方式，将厌氧段设计为较深的池型和较长的水力停留时间，在其底部创造良好的厌氧环境，使原污水中颗粒态(含胶体态)有机物、慢速降解有机物及难降解有机物充分水解、酸化以及好氧池回流的部分剩余活性污泥厌氧发酵，产生易生物利用的碳源，促进缺氧段的反硝化作用，从而提升和强化脱氮效果。同时，剩余活性污泥进行厌氧发酵产酸可以减少系统的排泥量，实现污泥的减量化和资源化。本工艺在无需外加碳源的情况下，充分发挥厌氧发酵产酸的优势，最大程度地挖掘碳源的利用效率。从整体上来看，由于好氧池部分剩余污泥回流至厌氧池底部，工艺排出系统外的污泥量很少，本工艺具有长泥龄(长达100天)的运行模式，但如果将厌氧段与后续的脱氮段隔离开来看，由于好氧池存在剩余活性污泥的回流和排放，脱氮过程又具有短泥龄(25天)和短水力停留时间的特点，节省了占地，节约了能耗。本专利技术工艺具有以下优点(1)通过改变厌氧条件和进水方式，使原污水中的颗粒态(含胶体态)有机物、慢速降解有机物及难降解有机物充分地水解酸化，生成易生物降解的小分子有机物，为后续的生物反硝化过程提供优质碳源，脱氮效果好，出水总氮低；(2)工艺本身产生的剩余活性污泥部分回流至厌氧段底部，经过污泥发酵产酸，提供更多的生物碳源，最大程度地挖掘碳源利用率；(3)厌氧段充分实现了水解酸化和污泥发酵的结合，碳源本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，梅晓洁，马金星，张杰，何磊，于鸿光，韩小蒙，吴志超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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