[发明专利]一种厌氧氨氧化与反硝化耦合全过程脱氮工艺

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，特别是涉及一种厌氧氨氧化与反硝化耦合全过程脱氮工艺。

背景技术

厌氧氨氧化(ANAMMOX)是指在厌氧条件下,微生物以NH₄⁺为电子供体,NO₂^-为电子受体,将NH₄⁺、NO₂^-转化成N₂的生物氧化过程。由于ANAMMOX工艺具有能耗低、不需外加碳源等优点，在国内外研究者的广泛关注，但ANAMMOX菌属于自养厌氧菌,生长速率缓慢,倍增时间长。

实际含氮废水中的有机污染物会对ANAMMOX菌产生影响，研究表明，在有机物存在条件下，厌氧氨氧化和反硝化能够共存和协同脱氮，按一定化学计量比(小于传统厌氧氨氧化进水NH₄⁺和NO₂^－比例1:1.32)为投加含有NH₄⁺和NO₂^－的水质，能够有效脱氮。

但是厌氧氨氧化过程需投加亚硝氮，一般水厂进原水亚硝氮浓度低甚至没有，需外加亚硝氮，目前开发利用厌氧氨氧化工艺在厌氧氨氧化工艺前置1个半亚硝化工艺,这就是半亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺,废水中的氨氮首先在好氧反应器中部分(约50％)转化为亚硝酸氮,随后废水中剩余的氨氮和生成的亚硝酸氮在后继的反应器中进行厌氧氨氧化,达到脱氮的目的。近年来单独对匹配厌氧氨氧化的部分亚硝化工艺的研究还较少，主要是进行亚硝化厌氧氨氧化组合工艺的试验研究。目前匹配厌氧氨氧化的稳定亚硝化主要是采用无污泥回流的恒化反应器的工艺，通过控制反应器的溶解氧淘汰掉亚硝酸盐氧化细菌，实现亚硝化，然后通过控制水力停留时间使得亚硝化程度符合厌氧氨氧化进水的要求。但是实际运行过程中发现，通过条件调节难于控制NO₂的高效积累，亚硝化反应器不能够提供稳定的NO₂^--N/NH₄⁺-N比值出水。

以氨态氮进水进行曝气，生物法处理氨态氮可以在两类自养细菌(亚硝酸菌和硝酸菌)的作用下,逐步被氧化为硝酸盐,硝化菌在氧化氨的同时获得一定能量来维持自身的代谢和进行生长繁殖,反应式所示:

NH₄⁺+2O₂→NO₃^-+2H⁺+H₂O(1)

可以看出,生物硝化是一个好氧过程,且在氨的氧化过程,氨的硝化是由两类独立的细菌完成,氨容易转化成硝态氮。

综上所述，开发新的厌氧氨氧化与反硝化脱氮系统实现氧氨氧化菌在反硝化菌的协同作用下对含氮有机废水的高效脱氮,则对生物脱氮技术的发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种厌氧氨氧化与反硝化耦合全过程脱氮工艺。主要包含NH₄⁺全硝化与厌氧氨氧化反硝化耦合两个过程。在含有机物的废水中，通过NH₄⁺全硝化阶段硝化过程提供氮源硝态氮(NO₃^—N)，与原水氨氮(NH₄⁺-N)混合为厌氧氨氧化和反硝化耦合系统进水氮源，实现厌氧系统中反硝化菌的生物作用与厌氧氨氧化过程相互协助，达到耦合工艺的稳定程度，以提高脱氮效率、节约能耗、减少污泥产量和节约占地面积。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明厌氧氨氧化与反硝化耦合全过程脱氮工艺，包括如下步骤：

一、NH₄⁺全硝化过程

1)含有NH₄⁺的原水进入曝气反应器内，在有氧的条件下，自养型亚硝酸菌将NH₄⁺转化为NO₂^﹣，再由自养型硝酸菌将NO₂^﹣转化为NO₃^﹣，反应式表示为