[发明专利]一种实现低氨氮废水一体化自养脱氮运行的系统与方法

说明书

一种实现低氨氮废水一体化自养脱氮运行的系统与方法，属于污水生物处理领域。装置包括原水水箱、一体化自养脱氮生物滤池、自动控制系统、反冲洗系统等。方法是基于一个以厌氧氨氧化功能为主，多种脱氮微生物共存的生物滤池，通过逐渐降低进水亚硝酸盐浓度的方式刺激氨氧化活性，以达到氨氧化活性和厌氧氨氧化活性相互促进的目的，使二者协同发挥脱氮作用，最终实现一体化自养脱氮处理低氨氮废水的效果。本发明适用于低C/N城市生活污水，可以减少工艺占地面积，操作简单，有效减少曝气能耗，节约运行成本，提高系统总氮去除率。

技术领域

本发明涉及了一种实现低氨氮废水一体化自养脱氮运行的系统与方法，属于污水生物处理领域。是一种基于稳定运行的厌氧氨氧化生物滤池内，通过改变进水反应底物浓度调控氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的活性，最终实现低氨氮废水一体化自养脱氮的运行方法。

背景技术

城市污水排放日益严格化，节能减排、减少碳排放成为污水治理行业的主要趋势，节能降耗成为污水处理领域面临的巨大挑战。与传统的生物脱氮(硝化/反硝化)工艺相比，一体化自养生物脱氮工艺是一种节能、可持续的废水处理技术，该工艺显著降低了曝气能耗和有机碳的消耗，从而节省了外加化学药剂和污泥处理与处置的成本。短程硝化工艺中亚硝酸盐的积累以及系统的稳定运行是该工艺中面临的主要问题，而一体化自养生物脱氮工艺则避开了亚硝积累这一问题。一体化自养生物脱氮工艺是将氨氧化反应和厌氧氨氧化反应集中于同一个反应器，氨氧化菌(AOB)氧化部分进水NH₄⁺-N为NO₂^--N后，厌氧氨氧化菌(Anammox)利用这部分NO₂^--N和剩余的NH₄⁺-N进行厌氧氨氧化反应，实现系统内总无机氮的去除。在一体化自养脱氮系统中，需要调控AOB和Anammox的活性，同时抑制NOB的活性，是该工艺实现的关键因素。

在过去的十年中，一体化自养脱氮工艺已经成功应用于高氨氮废水的处理，但是在处理低氨氮废水(如城市生活污水)方面还具有很大挑战，因为低基质条件下，AOB和Anammox的活性以及生长速率都会受到影响。基于此，本发明提出在稳定运行厌氧氨氧化生物滤池的基础上，通过逐步降低进水亚硝酸盐浓度，即可以保证厌氧氨氧化活性免受较大影响，又达到了提高氨氧化活性的目的，最终实现无需外加硝化污泥即可在厌氧氨氧化滤池内构建一个一体化自养脱氮系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种实现低氨氮废水一体化自养脱氮运行的系统与方法，并且有别于一般的一体化自养生物脱氮工艺。首先，本工艺是在生物膜系统中实现的，主要利用微生物在生物膜上分层分布的特点。研究表明，Anammox主要分布在生物膜内部厌氧或缺氧区，AOB则主要分布在生物膜外侧的好氧区，这样的分层结构在溶解氧传质过程中起到了至关重要的作用，AOB可以消耗水中溶解氧的同时又有效的保护了内层的Anammox免受溶解氧的毒害作用。本发明是在一个稳定运行的厌氧氨氧化生物滤池内通过逐渐降低进水亚硝酸盐浓度，并结合自动控制低溶解氧浓度的运行方式，调控关键微生物菌群活性，实现AOB和Anammox协同脱氮的作用。

本发明为了实现上述目的，采用在一个稳定运行的低基质厌氧氨氧化生物滤池内调控一体化自养脱氮系统，其特征在于：该装置包括原水水箱(1)、一体化自养脱氮生物滤池装置(2)、在线监测和自动控制系统(3)、出水水箱/反冲洗进水箱(5)、温控系统(6)。