[发明专利]短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水深度脱氮的装置与方法

说明书

短程硝化‑厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水深度脱氮的装置与方法，属污水生物处理领域。装置包括原水水箱，短程硝化反应器，调节水箱，厌氧氨氧化耦合反硝化反应器，出水水箱。生活污水一部分进入短程硝化反应器，完成氨氧化反应后，富含NO₂^‑‑N的出水进入中间水箱；另一部分生活污水与短程硝化反应器出水混合后进入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器，生活污水中NH₄⁺‑N以及短程硝化产生的NO₂^‑‑N通过厌氧氨氧化作用去除；而生活污水中的有机物则被反硝化菌利用去除厌氧氨氧化反应产生的NO₃^‑‑N。本发明通过充分利用了生活污水中的有机物，提高了脱氮效率，实现了高效节能的城市污水深度脱氮。

技术领域

本发明所涉及的短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水深度脱氮的装置与方法，属污水生物处理领域，适用于低C/N比城市生活污水深度脱氮。

背景技术

人类活动大量排放的城市污水、工业废水、农业废水等导致了水体中的氮、磷污染。其中城市污水中的氮素主要以有机氮和氨氮形式存在，不但对人体健康有极大的威胁；同时也会引起水体富营养化，破坏生态环境，造成水资源短缺。而传统的硝化反硝化污水生物处理技术存在碳源不足，能耗较高，脱氮效率低的问题。厌氧氨氧化的发现为高效节能的实现污水脱氮提供了新的途径。目前主要通过短程硝化与厌氧氨氧化工艺耦合进行污水脱氮，具有节省曝气量，无需外加碳源，污泥产量低的优点。

短程硝化是指将传统的硝化过程控制在氨氧化阶段，可通过实时控制的方式实现，即在硝化过程中，当氨氧化反应结束时，系统内不再产生H⁺，pH值变化曲线会出现由下降转为上升的拐点，即“氨氮谷点”，因此可实时监测系统内pH变化，在pH曲线达到“氨氮谷点”时停止曝气将硝化反应控制在氨氧化阶段，为厌氧氨氧化反应提供底物NO₂^--N。

此外厌氧氨氧化过程会产生一定量硝态氮，有时会导致出水不达标。通过在厌氧氨氧化反应器中引入一定量的有机物构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统则能够解决这一问题。一方面反硝化消耗污水中有机物产生CO₂，为厌氧氨氧化菌提供适宜的生长环境以及无机碳源；同时反硝化过程的中间产物NO₂^--N能够被厌氧氨氧化菌原位利用进行反应，为厌氧氨氧化反应提供底物；另一方面虽然有机物不参与厌氧氨氧化过程，但却是合成厌氧氨氧化细胞的主要物质，通过在厌氧氨氧化系统中投加一定量的有机物能够加快微生物生长速率，且研究表明通过有机物的投加在一定程度上促进厌氧氨氧化反应的进行，厌氧氨氧化反应可协同反硝化反应去除系统中的总氮，提高系统总氮的去除率，从而改善出水水质。

本发明通过将生活污水中部分有机物引入厌氧氨氧化反应器构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统，不但实现了生活污水中有机物的高效利用，同时进一步提高了系统的脱氮性能；此外采用低氧曝气联合实时控制的方法实现稳定的短程硝化，具有能耗小，处理成本低的优势。

发明内容

本发明提供的是一种短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水深度脱氮的装置与方法，目的是解决传统污水处理工艺中碳源不足的问题，同时提高出水水质。

本发明提供的短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水深度脱氮的装置，其特征在于：设有原水箱(1)、短程硝化反应器(PN-SBR)(2)、中间水箱(3)、上流式厌氧氨氧化耦合反硝化颗粒污泥反应器(SAD-UASB)(4)；原水箱(1)设有进水泵Ⅰ(1.1)、进水泵Ⅱ(1.2)；短程硝化反应器(2)设有搅拌装置(2.1)、pH/DO测定仪(2.2)、曝气装置(2.3)、气体流量计(2.4)、空气泵(2.5)、排水阀(2.6)、排泥阀(2.7)；中间水箱(3)设有进水泵Ⅲ(3.1)；上流式厌氧氨氧化耦合反硝化颗粒污泥反应器(4)设有pH/DO测定仪(4.1)、温控装置(4.2)、U型出水管(4.3)、集气口(4.4)。