[发明专利]通过FA与FNA联合控制实现污泥消化液短程硝化的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生化法污水生物处理技术领域，通过游离氨FA(Free Ammonia)与游离亚硝酸FNA(Free Nitrous Acid)联合控制实现污泥消化液短程硝化的装置与方法，适用于城市污水处理厂污泥消化液及其它诸如养殖废水、味精废水、焦化废水等高氨氮(NH₄⁺-N)有机工业废水处理。

背景技术

我国的水污染不断加剧，而水资源短缺已经制约中国经济社会的发展，使得城市污水厂的排放标准不断提高，污水的再生回用已经是大势所趋。在城市污水处理过程中产生的大量剩余污泥通常在消化池中进行处置并回收甲烷。但在厌氧消化过程由于有机氮的厌氧氨化作用，污泥中的氮素大部分以NH₄⁺-N形式转移到污泥消化液中。消化液的NH₄⁺-N可达1500mg/L，使得污泥消化液成为典型的高NH₄⁺-N低C/N废水，所含NH₄⁺-N占污水厂氮负荷的15％-25％。

现有的生化处理工艺将污泥消化液回流与原水一并处理，通过传统的生物脱氮工艺进行脱氮(A-O或A²/O工艺)，这大大增加了污水处理的氮负荷。对原水碳源缺乏的城市污水而言，消化液的回流导致脱氮除磷效率难以提高，进水的部分氮素在曝气池和消化池被反复氧化和还原，形成不良循环。污泥厌氧消化的代谢特征和污泥消化液直接回流到污水系统的传统工艺，是许多污水处理厂脱氮效率低的一个主要但经常被忽略的主要原因。

传统生物脱氮通过硝化将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N，再通过反硝化将NO₃^--N转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，NH₄⁺-N被转化成NO₃^--N是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌(Nitrosomonas)将NH₄⁺-N转化为NO₂^--N，然后由硝化菌(Nitrobacter)将NO₂^--N转化为NO₃^--N。对于反硝化菌而言，也可经NH₄⁺-N→NO₂^--N→N₂这样的“简捷”途径完成，即短程生物脱氮工艺。短程脱氮具有如下优势：节省25％供氧量；节约40％反硝化碳源；减少污泥生成量；缩短反应时间，反应器容积相应减少30％～40％。所以短程硝化脱氮技术适应污泥消化液的水质，可以节省建设和运行费用。高NH₄⁺-N污泥消化液稳定高效短程生物脱氮是污水生物脱氮的公认难题，特别是常温条件下连续流活性污泥反应器中实现污泥消化液短程生物脱氮未见报道。

针对污泥消化液处理的现状和短程生物脱氮的特点，如果能够在污泥消化液旁侧处理系统中实现高NH₄⁺-N的短程硝化，而后在主流工艺中完成反硝化，就可节省大量的反硝化碳源，进而提高污水厂的脱氮效率，达到节能降耗的目的，同时为污泥消化液全程自养脱氮打下基础。可见，在连续流活性污泥反应器中实现和控制污泥硝化液短程硝化的装置和方法具有创新性，市场应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种通过FA与FNA联合控制实现污泥消化液短程硝化的装置和方法，在连续流活性污泥反应器中，通过FA与FNA联合控制实现污泥消化液高NO₂^--N累积率(可达95％)的短程生物硝化，从而节省大量的反硝化碳源。该发明克服了污泥消化液传统工艺的不足，而且具有工艺流程简单、适应污泥消化液水质特点，运行灵活、操作简单的特点。应用于实际可大幅度的降低建设和运行费用、无二次污染。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：