[发明专利]反硝化-亚硝化-厌氧氨氧化组合装置及废水处理方法

说明书

本发明提供一种反硝化‑亚硝化‑厌氧氨氧化组合工艺与装置，包括：反硝化反应器，接收所处理污水和回流污水，利用原水中有机物和回流液中硝态氮进行反硝化脱氮，出水流到亚硝化反应器，或分别流到亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器；亚硝化反应器，接收反硝化出水，通过曝气供氧去除有机物，并通过游离氨与游离亚硝酸耦合控制实现亚硝化，出水流到厌氧氨氧化反应器；厌氧氨氧化反应器，接收亚硝化出水，或同时接收反硝化出水和亚硝化出水，通过厌氧氨氧化过程自养脱氮，出水部分回流到反硝化反应器，其他部分排出。反硝化‑亚硝化‑厌氧氨氧化组合工艺通过优化功能菌，实现工艺运行处理负荷最大化；保证脱氮效果的同时实现了工艺稳定高效的运行。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种反硝化-亚硝化-厌氧氨氧化组合废水处理工艺与装置。

背景技术

垃圾渗滤液和剩余污泥厌氧消化液等均含有较高浓度的氨氮和较低浓度的有机碳源。在污水处理厂，厌氧消化液回流至主体污水处理工艺，会导致整体工艺氮负荷增加3-30％。采用传统生物硝化反硝化脱氮工艺处理此类废水，硝化过程需要消耗大量能量供氧，并导致碱度降低，影响生物处理工艺运行稳定性。同时，由于污水有机碳源含量较低，会限制脱氮效率。如果反硝化过程投加外源碳源，则会增加运行成本，不能实现经济有效脱氮。因此，对高氨氮低碳污水的处理，现今主要采用基于短程硝化的工艺，如SHANRON和短程亚硝化-厌氧氨氧化等工艺。此类处理工艺的关键是实现短程硝化，也即亚硝化。因此，有必要开发低碳高氨氮废水的高效亚硝化技术。对完全混合单污泥污水处理系统，不同功能菌在相同环境下生存，不能保证各种功能微生物在最佳环境条件下生长。例如，当硝化菌与反硝化菌在单泥系统中生长时，反硝化菌生长速率高于硝化菌，因而会抑制硝化菌的生长；同时，为维持硝化效率，反硝化菌会阶段性处于内源呼吸状态。当存在养菌活性时，通过影响硝化菌群活性，将导致硝化过程中N₂O释放量的增加。如果采用分泥污水处理工艺，即把硝化菌和反硝化菌等在不同反应器中驯化，促进反硝化与硝化在各自系统内最优化生长，有利于发挥不同菌群的处理能力和最大效率。

以往对低碳高氨氮废水的处理，多采用低氨氮负荷运行模式。根据生态学理论，每类功能菌均可分为具有快速生长和对底物具有高亲和能力两类，也即r或K生长策略的微生物种群。r-生长策略的微生物具有较高的反应速率和较高的半饱和常数值，细胞增殖速度快，能适应较高基质浓度。而K-生长策略微生物则具有较低的反应速率和较低的半饱和常数值。对硝化工艺，在以往低负荷运行条件下，主要驯化K-生长策略的硝化菌。因此，基于r/K理论，为实现快速高效硝化反应条件，可在高负荷条件下驯化具有r-生长策略的硝化菌，并研究如何实现亚硝化。短程硝化的实现可通过控制参数如溶解氧(DO)，污泥龄(SRT)，水力停留时间(HRT)，pH，温度(T)或底物浓度等。由于NOB对氧气的亲和能力低于AOB，低DO浓度有利于AOB的竞争，而淘汰NOB，实现NO₂-N积累。Abeling and Seyfried(1992)研究得到游离氨(FA)浓度在1-5mg/L时会抑制NOB活性而AOB活性受到抑制较低。间歇曝气基于AOB和NOB具有不同的延滞特性，实现亚硝酸盐积累，具有控制简单等优势，也受到广泛研究。在高负荷运行条件下，关于采用r生长策略硝化菌控制高氨氮废水亚硝化的研究相对较少，有待进一步研究。