[实用新型]污泥水解酸化耦合反硝化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及消化污泥脱水液及初沉污泥生化处理技术领域，以城市污水厂初沉污泥为底物，水解酸化产生的可挥发性有机酸作为反硝化菌去除硝态氮的电子供体，在一体化装置内同时实现消化污泥脱水液的深度脱氮和初沉污泥的初步稳定。该工艺适合设有污泥厌氧消化工艺的污水厂，对高氨氮，低碳氮比的消化污泥脱水液进行旁侧处理，提高整个污水处理厂的脱氮运行效果。

背景技术

我国污水处理程度随着城市化进程显著提高，与此同时污水处理中产生的污泥数量也不断增加。城市污泥含水率高，并且含有大量的有机物和有害物，处置前必须减量和稳定。厌氧消化是普通污泥处理工艺中的关键环节，它具有回收能源，杀灭病原菌，体积减量30％等优点，被视为是有前途的污泥处理工艺之一。但是污泥厌氧消化过程中，微生物通过脱氨基作用的将部分氨氮释放到上清液中，导致污泥消化上清液以及后续的污泥脱水液的氨氮浓度高达500～1000mg/L，碳氮比相对较低。消化污泥脱水液的水量虽然只占整个污水处理厂的2％，但是氨氮负荷占整个污水处理厂的25％左右。传统的方法是将消化污泥脱水液直接回流到污水处理厂前端，但是这明显增大了反应区进水的氨氮负荷，导致出水水质难以到达日益严格的污水处理厂排放标准。消化污泥脱水液氨氮浓度高，水量小，单独处理与回流到住反应区相比，节省占地面积，减少基建投资，更加经济高效。因此合理高效的消化污泥脱水液旁侧处理技术对提高污水处理厂出水水质有重要意义。

在消化污泥脱水液生物法脱氮过程中，碳源不足成为限制反硝化效果的主要因素。传统的硝化反硝化反应处理消化污泥脱水液，总氮去除率不高。为解决这一问题，提高总氮去除率，提供额外的碳源强化反硝化效果是有效的方法。在外加碳源中，主要包括两种：

1)单一碳源。主要的碳源种类有甲醇，乙酸，乙醇等。实际污水处理厂中甲醇作为传统得反硝化外加碳源应用较为广泛。单一外加碳源的优点是经过驯化一般都可以达到较高的反硝化速率，可精确控制药剂投加量，运行管理方便，出水水质稳定。但是为达到合适的反硝化速率和良好的反硝化效果，需按照理论耗量的2～3倍投加碳源，运行费用昂贵，可占市政污水处理设施运行维护费用的70％。

(2)复合碳源。近年来复合碳源非常流行，挥发性脂肪酸是一种有效的复合碳源，是指碳原子为2～6的脂肪酸，在城市污水/污泥中以乙酸、丙酸、丁酸为主。挥发性脂肪酸可以通过将乙酸，丙酸等易降解碳源按比例人工混合而成，也可以在污水厂通过厌氧消化和污泥热解来得到，减少化学药品的使用以及相关的储存问题。因此利用污泥水解酸化产生VFA作为电子供体，不影响微生物的反硝化效果，缓解了消化液处理中的碳源不足问题，同时实现污泥的减量化，作为一种可持续发展的脱氮技术正日益受到国内外研究人员的重视。

将污水处理厂初沉污泥厌氧发酵并控制反应过程在水解酸化阶段，利用产生的可挥发性脂肪酸等碳源补充反硝化过程中的电子供体，提高反硝化速率和总氮去除率。与此同时，初沉污泥初步稳定，有利于后续的处理和处置。该方法相比传统脱氮工艺可以节省外加碳源，降低运行费用，并同时进行污泥的初步处理，是符合可持续发展规律的工艺，应用市场广阔。

实用新型内容

本实用新型成功解决了消化污泥脱水液反硝化过程中碳源不足的问题，在单一反应器内，NO_x^-存在抑制产甲烷反应，使发酵过程被控制在产酸段。硝酸盐还原菌利用发酵产物如乙酸等进行反硝化反应，同时达到污泥减量和消化污泥脱水液脱氮的作用。通过该装置的合理结构和水力流态，污泥在反应期内部循环流动，为产酸发酵菌和硝酸盐还原菌提供最佳的生长环境，使污泥降解速率和反硝化速率都加快。

本实用新型通过以下技术方案来实现：