[发明专利]一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法和装置

说明书

本发明公开了一种一体化短程硝化‑厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置，该一体化短程硝化‑厌氧氨氧化污水处理驯化方法利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；反应装置包括反应器和曝气装置，曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。通过以上方式，本发明污水处理驯化方法与装置可实现并稳定运行一体化短程硝化与厌氧氨氧化工艺，达到自养脱氮目的，驯化过程无需外源添加有机碳，曝气量低，系统总氮去除量高。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置。

背景技术

水体污染问题日益严重，污水中含有的大量污染物质会对环境产生危害，同时病原微生物繁殖也会造成疾病传播，影响人类健康。通常，污水中含有的有机碳、氮、磷等污染物均可通过活性污泥或生物膜工艺去除。2014年是活性污泥工艺诞生100周年，相关研究人员开始重新思考污水处理的未来发展方向。污水中有机碳、氮和磷不应仅作为废物处理，也可作为资源回收利用。例如，污水中的有机碳可通过微生物作用转化为甲烷，进而实现能源回收；废水中的含氮化合物可采用生物处理工艺在低能耗下去除。

传统生物脱氮主要通过硝化反硝化工艺实现，而自养脱氮工艺通过短程硝化连接厌氧氨氧化工艺实现。通常，硝化反应以氧气为电子供体，氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，进而亚硝酸盐氧化菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。短程硝化(或亚硝化)过程仅发生硝化反应中由氨氧化菌作用的第一步，而由亚硝酸盐氧化菌作用的第二步被抑制。反硝化反应即反硝化菌以有机碳为电子供体，将硝化过程产生的硝酸盐还原为氮气并排除水体，以达到污水脱氮的目的。

厌氧氨氧化工艺可将污水中的氨氮和亚硝酸盐在厌氧条件下转化为氮气。与传统硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺具有无需外加碳源、节省曝气能耗、污泥产量低等优势，是目前最为经济高效的污水脱氮工艺。一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺是将短程硝化工艺与厌氧氨氧化工艺相结合。厌氧氨氧化菌可利用短程硝化反应产生的亚硝酸盐和未被完全氧化的氨氮发生厌氧氨氧化反应，实现自养脱氮。

一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺拥有诸多优势，但其实际应用仍存在以下两个难点。首先，厌氧氨氧化菌为密度依赖型菌属，当菌群密度较高时才可显示活性。而厌氧氨氧化菌增殖速率较慢，时代周期可达11天；工艺运行中会出现菌属较难富集并且活性较低的问题。其次，一体化系统中存在亚硝酸盐基质竞争现象，主要发生于亚硝酸盐氧化菌与厌氧氨氧化菌之间。因此，污泥流失和亚硝酸盐氧化菌活性增强均可导致一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺难以实现。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置。

本发明所采用的技术方案是：一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，包括：利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；其中，所述反应装置包括反应器和曝气装置，所述曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制所述曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使所述反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。