[发明专利]厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化处理污泥消化液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化处理污泥消化液的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

在城市污水二级生化处理过程中，微生物在降解有机物的同时自身得到增殖，最终进入污泥系统。为达到污泥减量化、稳定化和回收能源的目的，剩余污泥和初沉污泥通常在污泥消化池中进行厌氧处理，消化过程中50%左右的有机物通过产甲烷去除，同时大量有机氮经氨化作用转化成NH₄⁺-N，并转移到污泥消化液中，使得污泥消化液的NH₄⁺-N浓度高达500～1300mg/L，但COD浓度通常只有1000mg/L左右。因此使得污泥消化液成为典型的高NH₄⁺-N低C/N比废水。

目前较主流的污水生物脱氮工艺为硝化—反硝化工艺。为了实现NH₄⁺-N向NO_X^--N的转化，硝化过程需要充足的曝气来维持氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的活性。在处理C/N比较低的污泥消化液时，需要提供充足的外碳源来维持反硝化菌的异养反硝化，从而实现NO_X^--N向N₂的转化。因此，在传统生物脱氮过程中，需要耗费大量的能源和碳源。

厌氧氨氧化与厌氧甲烷氧化的耦合，使得低能耗、低运行费用、可持续发展的污水处理技术成为可能。厌氧氨氧化菌在缺氧条件下利用NO₂^--N替代O₂作为电子受体将NH₄⁺-N转化为N₂，无需曝气及外加碳源。而反硝化型厌氧甲烷氧化菌也在缺氧条件下利用CH₄作为电子供体，将NO_X^--N转化为N₂。因此该工艺不仅能够降低能耗和运行费用，而且还能将强温室气体CH₄转化为CO₂。

由于厌氧消化工艺主要的气态产物为甲烷，而气相中的甲烷易被收集用作能源物质，但液相中的甲烷却很难回收。如果不对溶解性甲烷进行适当处理，溶解性甲烷将会释放到空气中造成温室效应。因此本发明充分利用了厌氧氨氧化菌的自养特性以及反硝化型厌氧甲烷氧化菌利用温室气体CH₄作为反硝化碳源的特性对污泥消化液进行脱氮处理。该发明的实现能够解决污泥消化液脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低以及温室气体释放等诸多问题。

发明内容

本发明涉及一种厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化处理污泥消化液的方法，提出了一种全新的污泥消化液脱氮处理技术，借助厌氧氨氧化菌和反硝化厌氧甲烷氧化菌之间的协同共生作用来实现污泥消化液的高效脱氮，解决了污泥消化液脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低以及温室气体释放等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化处理污泥消化液的装置，其特征在于：主要包括厌氧产甲烷反应器2、短程硝化反应器3、厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6；

污泥消化液水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；污泥消化液水箱1通过进水泵2.1与厌氧产甲烷反应器2进水管相连接；厌氧产甲烷反应器2为UASB反应器，水流方向由下至上，内置有三相分离器2.2用于固液气三相的分离，甲烷气体经过U型管干燥器2.3干燥后，用集气瓶2.4收集；厌氧产甲烷反应器2通过中间水箱连接管与中间水箱A3连接；中间水箱A3设有溢流管3.1和放空管3.2，中间水箱A3通过短程硝化反应器进水水泵4.1与短程硝化反应器4连接；短程硝化反应器4为SBR反应器，设有排泥阀4.2、曝气头4.3、鼓风机4.4、气体流量计4.5以及搅拌器4.6；短程硝化反应器4出水管与中间水箱B5连接；中间水箱B5设有溢流管5.1和放空管5.2；中间水箱B5通过进水泵6.1与厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6进水管相连接；厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6为改良型UASB反应器，水流方向由下至上，内置有三相分离器6.4用于固液气三相的分离，此外还设有甲烷进气系统，使集气瓶2.4中的甲烷通过甲烷气泵6.2泵入到厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6底部的甲烷曝气头6.3将甲烷分散后引入到厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6内，以提供厌氧甲烷氧化菌所需电子供体；处理后污水最终由厌氧氨氧化耦合厌氧甲烷氧化反应器6的排水口6.5排出。