[发明专利]一种基于好氧颗粒污泥实现全自养脱氮废水处理装置及处理方法

说明书

本发明涉及一种基于好氧颗粒污泥实现全自养脱氮废水处理装置及处理方法，该处理装置包括用于待处理废水进水的进水管、用于处理后废水出水的出水管、内部填充有CANON颗粒污泥的反应池、连接在反应池底部的具有曝气功能的曝气升流管、与反应池连接用于分离颗粒污泥和水的旋流分离器及连接在曝气升流管和旋流分离器之间的用于回流颗粒污泥的污泥回流系统，曝气升流管的一端由反应池底部穿过并延伸至反应池内部，进水管与曝气升流管相连，所述出水管与所述旋流分离器相连。采用该处理装置对废水进行处理，能够充分发挥CANON工艺的优越性，具有可连续进出水、处理负荷高、剩余污泥少、适用范围广、运行控制灵活等优点。

技术领域

本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种基于好氧颗粒污泥实现全自养脱氮废水处理装置及处理方法，属于环保技术领域。

背景技术

在污水处理领域中，全程硝化-反硝化过程是当前最常用的生物脱氮工艺，其具有运行稳定、操作简单和技术成熟等优点，同时也存在处理能耗高、严重依赖碳源和剩余污泥产量大等亟待改善的问题。为了实现低C/N比废水的高效处理、追求更高出水要求、推进物质回收与能源自给等新目标，基于厌氧氨氧化（anammox）技术的新型生物脱氮方法越来越获得水处理行业的重视。其中，CANON（completely autotrophic nitrogen removal overnitrite）工艺是国内外研究最为广泛、实现工程化应用较早的全自养脱氮技术方法之一。从理论上讲，CANON反应过程需要硝化菌（AOB）与厌氧氨氧化菌（AMX）共同协作才能完成。首先，水中的一部分氨氮在好氧条件下由AOB转化为亚硝态氮，随后剩余的氨氮与亚硝态氮在缺/厌氧条件下由AMX大部分转化为氮气从水中脱除，同时生成少量硝态氮。与最初的亚硝化-厌氧氨氧化两单元串联工艺不同，CANON工艺要求在单个反应器中完成脱氮过程，因而常采用生物膜反应器设计，运行控制的要求也很高。

在高基质负荷、高水力选择压的条件下，部分菌群能够通过自适应机制完成自固定过程，逐步实现颗粒化，不需要投加任何人工载体。好氧颗粒污泥作为一种特殊的生物膜技术，不仅可以有效截留生长速率较慢的自养微生物，如AMX和AOB等，获得远超传统活性污泥的微生物总量，而且能够利用各个方向的基质传质与微生物生态位差异，形成由外到内的多个功能分层，从而达到缩小反应器体积和增强反应器处理效能的目标。因此，具备CANON反应功能的好氧颗粒污泥（简称：CANON颗粒污泥）被认为是实现全自养生物脱氮过程的良好载体。

但需要注意的是，反应装置是进行污水生化处理的场所，也是决定处理效果的关键因素，如中国专利CN103787499A公开了一种序批式全程自养脱氮颗粒污泥的高效运行方法，采用周期培养方法，该运行方法采用SBR反应器；中国专利CN104261555A公开了一种在连续流反应器中培养全程自养脱氮颗粒污泥的方法，该方法在连续流反应器中运行，该连续流反应器的反应器采用有机玻璃精加工而成，反应器底部安装曝气装置和进水口，在反应器顶部安装三相分离器，污泥经三相分离器截留后，出水从反应器顶部溢流堰流走，在反应区和沉淀区之间设置回流口，采用该连续流反应器，其MLVSS为3.4g/L，反应器内水力停留时间为12h~24h。

现有的污水处理反应装置及其控制方法无法充分发挥CANON工艺的优势并确保其稳定运行，原因包括：（1）在现有装置中，序批式生物反应器（SBR）常用于好氧颗粒污泥的培养。尽管借助较高的水力选择压和基质周期性变化等条件，SBR可以获得良好的脱氮性能，但其容积利用率偏低，对自动控制要求较高，与其他连续处理装置较难连接，只适用于小规模污水处理的情形；（2）在现有装置中，各类连续流反应器能够用于更大规模的污水处理，但很难获得足够的水力剪切力以维持颗粒结构稳定。当水中溶解氧浓度过高、氨氮浓度过低时，污泥中容易出现亚硝态氮氧化菌（NOB）过度生长，从而严重破坏CANON反应过程，削弱反应器运行的稳定性；（3）在现有装置中，当曝气反应池与泥水分离装置分开建造时，污泥内回流的动力通常由叶片式水泵提供，在该过程中颗粒污泥极易发生解体，从而失去脱氮功能。