[发明专利]高负荷活性污泥联合PN/A技术对污泥发酵物碳捕获与上清液深度处理的工艺与装置

说明书

高负荷活性污泥联合PN/A技术对污泥发酵物碳捕获与上清液深度处理的工艺与装置，属于城市污水处理领域。污泥发酵混合物进入HRAS‑SBR反应器进行吸附絮凝沉降颗粒和胶体有机物，并对易降解有机物进行吸收，在细胞体内合成大量PHAs等聚合体；剩余污泥进入回收污泥罐；上清液通过中间水箱进入PN/A‑SBR反应器中进行短程硝化耦合厌氧氨氧化反应，过程是：进水——好氧——缺氧——沉淀——排水。本发明具有良好的脱氮性能，HRAS‑SBR反应器大大降低了发酵物中的有机物含量，使PN/A‑SBR反应器中自养脱氮的优势得以充分发挥。此发明有效回收污泥发酵物中的大量碳源，实现碳捕获及污泥减量，且实现了对上清液的深度脱氮处理。

技术领域

本发明属于环境工程城市污水处理与资源化领域，特别是涉及一种通过高负荷活性污泥联合PN/A技术对污泥发酵物碳捕获与上清液深度处理的工艺运行方法。

背景技术

由于化石资源日益枯竭和塑料污染加剧，迫切需求环境友好可降解的“绿色塑料”。由细菌合成的具有良好生物降解性和生物相容性的聚羟基脂肪酸酯(PHAs)被认为是最有前景的“绿色塑料”之一。高昂的生产成本是限制PHAs大规模生产和应用的关键问题；以降低PHAs生产成本为目标的PHAs生物合成成为研究热点。本专利构建稳定高负荷的PHAs合成菌群和工艺流程，以实现PHAs的低成本合成和广泛应用。

PHAs是一种典型的由微生物直接合成的可降解生物塑料。PHAs主要有两种类型：聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸酯(PHV)。它可以由产PHAs菌群以短链脂肪酸(SCFAs)为碳源合成，当细菌的生长过程中缺乏必需的氮、磷、微量元素或受重金属的胁迫时，其可以作为细菌体内的碳源和能源储存物质被重新利用。

活性污泥厌氧发酵产生的短链脂肪酸(SCFAs)即可作为廉价碳源用于PHAs生产，也可以作为废水生物脱氮除磷处理中微生物的必要碳源。游离亚硝酸(FNA)是一种可再生、低成本的厌氧消化液产物，该物质可有效地促进污泥的溶解和水解，提高污泥产酸。通过FNA预处理处理剩余污泥能够强化产酸，可以低成本地提供碳源用于PHAs的合成，提高PHAs的合成量。

在污水处理工艺中，AB工艺作为抗冲击负荷能力较强的污水处理工艺，与传统活性污泥法相比，AB工艺具有体积小、污水处理设备简易、拥有独特的适应各阶段要求的微生物、抗冲击负荷、抗毒性能力强等优点。AB工艺分为A段(吸附段)和B段(生物降解段)，城市污水由排水管网经格栅和沉砂池后直接流入A段，经过污泥的絮凝吸附作用后沉降流入B段进行生物降解。但是由于AB工艺主要以处理污水中的有机物为主，不能够适应脱氮的要求。对于新型脱氮工艺，短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺(PN/A)具有无需外加碳源物质、抗冲击负荷高、剩余污泥产量低等优点，在污水脱氮领域具有广阔的应用前景。但是PN/A也存在一定的弊端，如果污水里存在有机物会对厌氧氨氧化过程造成干扰。因此结合两种工艺的优点，A段可以有效降低污水中有机物浓度，并且吸附后的高负荷活性污泥中含有大量珍贵的可生物降解塑料PHAs可以进一步回收利用，并为后续PN/A自养脱氮提供了有利的环境条件，这种运行方式可以提高出水水质，有利于剩余污泥的资源化利用，使两种工艺在污水处理领域中发挥更大的优势。在本工艺中A段即为HRAS-SBR反应器，B段即为PN/A-SBR反应器。

发明内容

本发明的目的在于为污泥发酵物脱氮除碳提供一种HRAS-PN/A的工艺运行方法与装置。该装置中，污泥发酵物首先由污泥发酵物储存罐进入HRAS-SBR反应器中，该反应器中的微生物利用污泥发酵物中的有机物合成大量PHAs等内碳源储存在微生物体内；而后混合液通过中间水箱进入PN/A-SBR反应器中，高FA条件下NOB难以富集，NH₄⁺-N被AOB短程硝化为NO₂^--N，随后Anammox利用NH₄⁺-N和NO₂^--N进行自养脱氮。此发明能够有效对污泥发酵物中的碳源进行捕获，且能够实现对发酵液的深度脱氮。