[发明专利]高效污泥减量同步碳氮脱除装置及基于装置的处理方法

说明书

本发明提供了一种高效污泥减量同步碳氮脱除装置，包括：进水调节装置；污泥发酵耦合短程反硝化/厌氧氨氧化生物反应器；气‑液混合装置；序批式硝化反应器；厌氧曝气水箱；升流式厌氧污泥床反应器，与所述厌氧曝气水箱的出水口连通。本发明中的系统，首次将好氧硝化段置于耦合体系后段，进一步强化有机物及氮素的去除效果，并利用产生的硝态氮调控污泥发酵耦合短程反硝化/厌氧氨氧化生物反应器及升流式厌氧污泥床反应器中环境条件以分别改善污泥减量效果及难降解有机物的厌氧降解，实现剩余污泥高效减量及碳氮深度削减。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种高效污泥减量同步碳氮脱除系统及基于系统的处理方法。

背景技术

Anammox工艺作为一种新型可持续生物脱氮技术，作为其重要底物之一的NO₂^--N来源问题一直是该工艺的研究热点。短程反硝化（PD）过程中NO₂^--N的产生相对稳定，并且在长期运行中，PD可以实现80%以上的高效稳定的NO₃^--N-NO₂^--N转化比(NTR)，这表明PD为anammox工艺提供NO₂^--N是可行的。短程反硝化（PD）通常利用易降解有机物作为有效碳源，然而在实际运行中，废水的BOD/COD低，常常含有大量难降解物质，导致实际短程反硝化工艺存在外加碳源量过高，不可持续性等缺点。

剩余污泥作为目前固体废物处理领域中的一项重要污染，实现其减量化、无害化及资源化利用正逐渐受到国内外学者的重视。有众多学者均曾提出利用剩余污泥厌氧发酵所产生的挥发性脂肪酸（VFA）作为污水处理反硝化过程中的碳源，实现资源的回收利用。如中国专利CN110372095A公开了一种全程硝化-污泥发酵耦合短程反硝化/厌氧氨氧化生物膜装置，该装置包括原水箱、全程硝化反应器（CNR）、中间水池、储泥池、污泥发酵耦合短程反硝化/厌氧氨氧化生物膜反应器（SFPDA-BR）以及自动控制系统。污泥发酵耦合短程硝化/厌氧氨氧化生物膜反应器设置有填料球、三相分离器等。

此外，中国专利文献CN110002592A也公开了一种短程反硝化—污泥发酵耦合厌氧氨氧化系统处理生活污水的装置和方法。其生活污水经进水泵进入序批式SBR反应器，在硝化细菌的作用下将进水中的氨氮全部转化为硝态氮，出水进入上流式升流式厌氧污泥床反应器，定期向上流式升流式厌氧污泥床反应器中投加剩余污泥，短程反硝化细菌利用污泥原位发酵产生的有机物将进水中的硝态氮还原为亚硝态氮，与污泥原位发酵产生的氨氮经填料上厌氧氨氧化菌的作用生成氮气和部分硝态氮，全程反硝化细菌利用污泥原位发酵产生的有机物将硝态氮和剩余亚硝态氮还原为氮气。该现有技术适用于处理低C/N比生活污水，利用短程反硝化—污泥发酵耦合厌氧氨氧化实现生活污水的深度脱氮和污泥减量。

上述现有技术中的SFPDA-BR装置或者升流式厌氧污泥床反应器实现了污泥厌氧发酵与短程反硝化/厌氧氨氧化的耦合，实现了资源的回收利用。但值得注意的是，现有的缺氧耦合体系，在长期运行后的脱氮效果易受到影响，难以长期保持高的脱氮效率。且虽然污泥减量是现有缺氧耦合体系的一个重要优势，但在实际运行中，其污泥减量效果同样存在瓶颈，难以达到较高的污泥减量效率。在这种背景下，如何进一步提升系统的脱氮效率和污泥减量效率，这是值得本领域技术人员研究的新课题。