[发明专利]一种利用同步短程硝化反硝化-厌氧氨氧化耦合驱动实现高效脱氮的方法

说明书

本发明一种利用同步短程硝化反硝化‑厌氧氨氧化耦合驱动实现高效脱氮的方法，涉及生物脱氮技术，属于水处理技术领域。第一段同步短程硝化反硝化段包括两步反应，在同一反应器中(A池)实现，第一步是反硝化段反应，热水解污泥消化液进入A池先通过缺氧搅拌去除部分氮和有机物，提升整体工艺氮去除负荷。第一段的第二步是短程硝化反应，通过低氧曝气主要是将氨氮氧化为亚硝氮，使得出水中氨氮和亚硝氮比例接近1:1.32。第二段厌氧氨氧化段在第二个反应器(B池)中实现脱氮过程，第一段出水进入B池，通过厌氧搅拌厌氧氨氧化作用将氨氮和亚硝氮以1：1.32的比例同步去除，氮去除率高于90％，实现了高效的脱氮功能。

技术领域

本发明属于水处理技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快，污水处理技术也在飞快发展，污泥作为污水处理的副产物，产量也在急剧上涨。污泥的处理与处置将消耗大量的人力、物力和财力，有统计显示，污泥的处理费用约占污水处理厂运营成本的25％～65％。因此，如何安全、高效、低成本地处理和处置这些污泥受到广泛关注，也是必须解决的问题。厌氧消化技术作为一种较成熟的污泥处理工艺，在实现污泥减量化、稳定化、无害化的同时，可极大地提高污泥资源化效率。污泥厌氧消化包括水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷四个阶段，其中，污泥絮体和细胞内的大分子有机物的水解过程是污泥厌氧消化的限速步骤，制约传统污泥厌氧消化的性能和能力。污泥的预处理技术可以促使污泥絮体解体和细胞破壁，从而释放大量可溶性有机物，提高污泥的生物可降解性及厌氧产气能力。在众多预处理手段中，热水解预处理技术不仅能打破常规厌氧消化的水解限速，提高污泥的水解效率和有机物降解率，增加沼气产量，缩短厌氧消化的停留时间，提高消化池处理能力，而且可使消化后的污泥易于脱水，减小污泥体积，节省占地面积和土建工程投资。但是该技术产生的热水解污泥消化液具有高氨氮浓度、高COD和高SS等特性，对我们后续的处理造成了巨大的阻碍。

目前，针对污泥消化液的处理，国内外主要使用的传统生物脱氮工艺有：硝化-反硝化工艺、短程硝化-反硝化工艺和同步硝化反硝化等工艺。但传统的生物脱氮技术存在曝气能耗大、碳源不足、碱度消耗量大、流程复杂、耐氨氮冲击负荷差等局限性。厌氧氨氧化(Anammox)生物脱氮技术相较于传统生物脱氮技术占地面积小、氮负荷高，且能节约62.5％的氧气，50％的碱度和100％的碳源。由于在经济方面的独特优势，成为近年来国内外研究的热点，是未来污水生物脱氮技术发展的主流。但厌氧氨氧化菌倍增时间长、启动时间长且易受多种不利因素影响导致活性下降，仍是目前制约该技术广泛应用的主要问题。针对厌氧氨氧化菌敏感的特性(对pH值、溶解氧和温度等均较为敏感)以及高COD与高氨氮对其具有抑制作用，因此对于开发Anammox工艺和其他废水处理技术的耦合技术，实现同步脱氮和去除有机物功能的研究仍是目前亟待解决的问题。

近年来，两段式短程硝化-厌氧氨氧化(PN-Anammox)新型脱氮技术作为一种经济、高效、环保的技术，在脱氮处理中得到了广泛的关注，该工艺为分段式，通过第一段的短程硝化反应将氨氮氧化为亚硝氮，为第二段厌氧氨氧化段提供氨氮：亚硝氮为1：1.32的进水。第二段为厌氧氨氧段，也是整个工艺的主体工艺，利用厌氧氨氧化菌的脱氮能力成比例同步去除短程硝化段出水中的氨氮和亚硝氮，从而达到高效脱氮的目的。

发明内容

本发明涉及一种同步短程硝化反硝化-厌氧氨氧化(SPND/A，SimultaneousPartial Nitritation and Denitrification/Anammox)耦合驱动脱氮工艺，采用生物相空间分离方法，通过空间异位差异化功能微生物培养，在分段式反应器内依次构建“亚硝酸盐型同步亚硝化反硝化——厌氧氨氧化”的阶梯式反应体系，实现同步短程硝化反硝化-厌氧氨氧化耦合驱动的异位同步脱氮除碳作用。通过第一段反硝化短程硝化作用，脱除部分氮和有机物，提高整体工艺的氮负荷，减少有机物对后续厌氧氨氧化段的抑制毒害影响，适用于高氨氮高COD的热水解污泥消化液。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案：