[实用新型]一种强化后置反硝化脱氮系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域的一种强化生物作用效能的系统，更具体的说，是一种强化后置反硝化脱氮系统(IN-ID系统)。

背景技术

后置反硝化脱氮工艺又称为单级生物脱氮工艺(如图1所示)。有机污染物的去除和氨化过程、硝化反应在同一反应器(曝气池)中进行，从该反应器流出的混合液不经沉淀，直接进入缺氧池，进行反硝化。该工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，克服了多级生物脱氮系统的常见缺点。但仍存在后置反硝化所固有的缺点，即硝化过程可能碱度不足，反硝化过程碳源不足，且整体工艺脱氮效率不及前置缺氧-好氧(A/O)脱氮工艺和缺氧-好氧分段进水脱氮工艺，除此之外，其也存在生物处理工艺的常见弊端，即受温度影响较大，如冬季运行时处理效率大大降低。

填埋气(LFG)主要是填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物。主要成分为甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)等，所占比例分别为45％～60％、40％～60％、2％～5％、0.1％～1.0％。甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)作为两种最重要的温室气体，是填埋场温室气体减排的主要研究对象。目前，填埋气体(LFG)收集系统和覆盖土生物氧化是填埋航温室气体减排的主要手段，覆盖土生物氧化通过在垃圾表面覆盖土壤层，通过土壤微生物氧化减少温室气体释放，但其减排能力有限，且受气象条件影响很大；填埋气收集系统通过布设在场内的管道对气体进行收集和汇集，受气象条件影响较小，但填埋气组分较多，限制了其在回收再利用中的使用价值。

微生物的硝化和反硝化作用是生物脱氮的核心过程。硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。反硝化作用也称脱氮作用，是指反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N₂)或一氧化二氮(N₂O)的过程研究表明：1)NH₄⁺和CH₄的正四面体分子结构类似，分子量相近，而且甲烷单氧化酶和氨单氧化酶在结构上也极为相似，故氨氧化菌和甲烷氧化菌都可以氧化NH₄⁺，且甲烷氧化菌以CH₄作为能源和 碳源；2)CH₄厌氧氧化是缺氧环境中重要的生化反应，NO₂^-或NO₃^-同样可作为CH₄厌氧氧化的电子受体，用化学方程式可以表述为：

5CH₄+8NO₃^-+8H⁺→5CO₂+4N₂+14H₂O         (1) 

(G°，＝-765kJ mol^-1CH₄)

3CH₄+8NO₂^-+8H⁺→3CO₂+4N₂+10H₂O           (2) 

(G°’＝-928kJ mol^-1CH₄)

但是，现有的有后置反硝化脱氮工艺存在反硝化过程碳源不足，整体工艺脱氮效率相对较低，且难以进一步提高，冬季低温条件下运行处理效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种强化后置反硝化脱氮系统(IN-ID系统)，对于城市生活污水，其TN去除率较常规后置反硝化脱氮工艺提高了25％～37％；对于畜禽废水，其TN去除率较常规后置反硝化脱氮工艺提高了34％～41％；脱氮效果接近缺氧-好氧(A/O)脱氮工艺和缺氧-好氧分段进水脱氮工艺。采用本系统强化后的后置反硝化脱氮工艺具有脱氮效率高，处理效果稳定，工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，基建和运行成本低等特点。

为了实现上述技术目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的。