[发明专利]厌氧氨氧化/部分反硝化工艺深度处理高基质废水装置与方法

说明书

技术领域：

本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种高基质废水深度脱氮工艺的装置及方法。

背景技术

厌氧氨氧化是指在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐氮为电子受体，直接与氨氮发生反应转化为氮气的生物过程，如式(1)所示。该过程因其无需有机碳源、污泥产量低和无需曝气，可以大大减少污水处理工程的运行费用和污泥的处置费用；另外，其对废水的最大总氮去除率远高于传统硝化-反硝化过程的去除率，因此，自从20世纪90年代发现这种现象以来，该工艺受到人们的广大关注。

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→0.066CH₂O_0.5N_0.15+1.02N₂+0.26NO₃^--N+2.03H₂O   (1)

当前，厌氧氨氧化技术主要应用在高浓度氨氮废水的处理，如污泥消化液和脱水液、垃圾渗滤液、焦化废水等。这主要是由于该技术中需要亚硝酸盐氮作为电子受体将氨氮氧化，而低浓度氨氮废水(如城市生活污水)在氨氮氧化过程中容易生成硝酸盐氮，而难以产生稳定的亚硝酸盐氮积累；高浓度氨氮废水因其在硝化过程中较高的游离氨与游离亚硝酸盐对亚硝酸盐氧化菌的抑制作用容易实现稳定的亚硝酸盐氮积累。

另外，从式(1)可以看出厌氧氨氧化过程虽然具有较高的氮素去除率，但其在消耗1摩尔的氨氮会产生0.26摩尔的硝酸盐氮，因此该工艺在处理高氨氮废水时出水会含有大量的硝酸盐氮，其仍然需要后续处理才能达到国家排放标准。

反硝化过程也可以实现亚硝酸盐氮的积累，我们之前的试验证明，在一定条件下，硝酸盐氮的还原过程中可以获得较高的亚硝酸盐氮积累，即实现部分反硝化(硝酸盐氮还原过程只进行到亚硝酸盐氮)，并且反应过程控制简单，能够长期稳定实现。

基于厌氧氨氧化反应的巨大优势，本发明在厌氧氨氧化反应器后串联一部分反硝化反应器，利用具有高亚硝酸盐氮积累率的反硝化污泥，将高氨氮废水厌氧氨氧化出水过量的硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，再回流到厌氧氨氧化反应器去除，降低出水氮素浓度。试验证明，该工艺能够显著提高处理效果，大大降低出水氮素浓度，并且能够有效避免高浓度亚硝酸盐氮对厌氧氨氧化菌的抑制问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种厌氧氨氧化/部分反硝化工艺深度处理高基质废水的装置和方法。具体是将含有大量硝酸盐氮的高基质废水厌氧氨氧化反应出水泵入部分反硝化反应器，使硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，再将含有亚硝酸盐氮的出水回流到厌氧氨氧反应器中进行深度脱氮。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种厌氧氨氧化/部分反硝化工艺深度处理高基质废水的装置，其特征在于，包括进水箱1、高基质厌氧氨氧化反应器2、中间水箱3、碳源储备箱4、部分反硝化反应器5和中间水箱6。

进水箱1通过第一蠕动泵2.1与厌氧氨氧化反应器底部第一进水口2.2相连；厌氧氨氧化反应器2为UASB反应器，该反应器设有取样口2.12、三相分离器2.3、集气口2.6、出水口2.8、回流口2.4及排泥口2.11，集气口2.6与集气瓶2.7相连，回流口2.4通过第二蠕动泵2.5与第一中间水箱3相连；进一步地，第一中间水箱3再通过第三蠕动泵5.1与部分反硝化反应器5的第一进水口5.2相连；部分反硝化反应器5为间歇式SBR反应器，设有搅拌器5.5、pH/ORP插口5.6、取样口5.7、排水口5.8和排泥口5.9；碳源储备箱4通过第四蠕动泵5.3与部分反硝化反应器的第二进水口5.4相连；部分反硝化反应器出水口5.8与第二中间水箱6相连；进一步地，第二中间水箱6再通过第五蠕动泵2.9与厌氧氨氧化反应器2的第二进水口2.10相连。

本发明中厌氧氨氧化/部分反硝化工艺深度处理高基质废水的方法是按下述步骤进行的：

(1)厌氧氨氧化反应器的启动调试：将厌氧氨氧化污泥投入UASB反应器内，进水箱中的氨氮和亚硝酸盐氮废水泵入UASB反应器中，使其通过厌氧氨氧化作用转化为氮气从系统内排出，当UASB反应器出水亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L或去除率达到95％以上，厌氧氨氧化反应器启动调试完成；