[发明专利]利用剩余污泥进行废水生物脱氮的方法和实施该方法的生物脱氮系统

说明书

技术领域

本发明属于剩余污泥处理技术领域，具体涉及一种利用剩余污泥进行废水生物脱氮的方法和实施该方法的生物脱氮系统。

背景技术

城市污水用沉淀法处理一般只能去除约25～30℅的BOD₅，污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。采用生物处理法（活性污泥法）是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。

废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。常见的序批式内循环A/O生物脱氮工艺中，常需设置缺氧池、好氧池和二沉池，利用好氧池中硝化细菌的作用，将氨氮通过转化为亚硝态氮、硝态氮，利用缺氧池中反硝化细菌的作用，将亚硝态氮和硝态氮转化为氮气而从废水中逸出。

好氧池设在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质。缺氧池在好氧池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好氧池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分硝化过程对碱度的消耗。在缺氧池-好氧池内经过多次内循环处理后，出水至二沉池中，待剩余污泥沉降后排出。

最初几轮处理沉降出的剩余污泥可回流至缺氧池或好氧池中，补充其中的活性污泥量。然而经过多轮处理后会产生大量无法再次利用的剩余污泥，随着污水处理率和排放标准日益提高，剩余污泥产量与日剧增。剩余污泥处理和处置成本很高，约占城市污水处理厂总费用的40%～65%。就浙江省而言，全省每年剩余污泥产量也位居全国前列，如此大量的剩余污泥该如何处置也成为了政府部门和研究者关注的热点。

常规的剩余污泥处理法（如脱水、焚烧和填埋等）往往耗资巨大或占用土地多，并非理想的剩余污泥处置途径。近几年，有研究发现环节动物门寡毛纲颤蚓科分节蠕虫（俗称水蚯蚓），能大量摄食污泥，每天的食泥量可达本身体积的8-9倍。基于该特征，有研究人员将水蚯蚓引入污水处理系统中，以处理过剩污泥，有效地减少污泥排放量。“水蚯蚓-微生物共生”系统污泥减量技术作为一种低成本、高效、无二次污染的污泥减量新技术，以其不可比拟的优势逐渐被研究者关注。

可惜的是，研究发现将水蚯蚓引入污水处理系统后，虽然实现了污泥的减量排放，但是系统脱氮效果却有所下降。荷兰Ratsak等进行了不同工艺的水蚯蚓污泥减量技术研究，发现水蚯蚓在好氧池中生长有污泥减量的效果，但由于水蚯蚓的新陈代谢作用使得硝酸盐被大量释放出来，使得处理出水氮指标基本不能达标。

然而要使TN达标排放，又面临着原水碳源不足的问题。并且，经水蚯蚓捕食后，剩余污泥已经减容减质，很难再次用于污水处理中。无论是处理剩余污泥还是投加外碳源都会增加污水处理厂的运行费用。如何实现剩余污泥的资源化利用是当前污水处理面临的重大难题。

发明内容

本发明提供了一种利用剩余污泥进行废水生物脱氮的方法，对序批式内循环A/O生物脱氮过程中排出的剩余污泥资源化利用。

一种利用剩余污泥进行废水生物脱氮的方法，包括：

（1）对待处理废水进行序批式内循环A/O生物脱氮，取排出的剩余污泥；

（2）对所述剩余污泥进行超声处理，获得污泥混合液；

（3）对所述污泥混合液进行厌氧发酵，发酵完成后将发酵液回流至所述待处理废水中；

（4）重复步骤（1）-（3）。

所述序批式内循环A/O生物脱氮是将待处理废水通入缺氧池-好氧池中，经多次内循环处理后排放至二沉池中，待剩余污泥沉降，排出。超声处理使剩余污泥中部分菌体破碎，大量有机物如蛋白质、多糖、脂类等溶出，获得污泥混合液；再将该污泥混合液置于发酵罐中进行厌氧发酵，发酵完成后发酵液中含有大量的短链脂肪酸等分子量较小的物质，这些物质作为缺氧池中反硝化细菌的碳源，解决反硝化过程碳源不足的问题，脱氮过程中无需投加额外碳源，节约了成本；还为如何处理剩余污泥提供了一条有效、环保的新途径，实现了对剩余污泥的资源化利用。

步骤（1）中，所述待处理废水先进水至缺氧池中，经活性污泥中反硝化细菌消耗一部分碳源后流至好氧池中，活性污泥中的亚硝化细菌和硝化细菌通过好氧硝化作用，将待处理废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，获得硝化液；再将该消化液回流至缺氧池中，反硝化细菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原为氮气而逸出。经过多次缺氧池-好氧池内循环处理后，再出水至二沉池中，待剩余污泥沉降后排出。