[发明专利]一种低碳高效的城市污水深度脱氮同步除磷的方法

说明书

本发明属于污水生物处理技术领域，尤其涉及一种低碳高效的城市污水深度脱氮同步除磷的方法，本发明通过内源短程反硝化、厌氧氨氧化和反硝化除磷的协同作用，提高系统的稳定性，降低污水处理所需的碳源和曝气能耗，并实现污染物氮和磷的深度去除。另外，在厌氧池末端设置膜生物反应器进行泥水分离，同时硝化反应池采用悬浮生物填料的形式，实现双污泥体系的单独控制；同步脱氮除磷反应池中聚糖菌和聚磷菌生长在絮体污泥中，而厌氧氨氧化菌附着在固定生物填料上，便于调控聚糖菌、聚磷菌和厌氧氨氧化菌的协同共存，本发明以低碳高效的方式实现城市污水处理的深度脱氮除磷，稳定性强，适用于新建污水厂及老污水厂的提标改造。

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，尤其涉及一种低碳高效的城市污水深度脱氮同步除磷的方法。

背景技术

由于传统污水生物处理工艺的能耗和运行成本比较高，污水处理工艺一直在进行着变革，以实现能源自给。在此背景下，厌氧氨氧化是一种经济且可持续的污水处理技术，可以直接将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气，实现了自养脱氮而在近十年里引起了极大的关注。厌氧氨氧化技术成功应用于城市污水处理的关键是如何获得稳定的关键底物亚硝酸盐。近期的研究表明聚糖菌驱动的内源短程反硝化可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐，尤其在低温低氨氮浓度的条件下仍能保持较好的稳定性，为城市污水厌氧氨氧化技术的应用提供重要的技术支持。

另一方面，双污泥系统的反硝化除磷工艺是目前较为经济、可靠的生物除磷技术，具有“一碳两用”、节能节碳实现同步脱氮除磷的优点。但是该技术存在着一定设计上的不足：受限于污泥沉降性和内回流比，该工艺只是将第一次沉淀后的一部分上清液转移进硝化反应器中；也就是说进水中有相当一部分氨氮残留在反硝化除磷反应器中，不能经过硝化作用转化为硝酸盐而被进一步去除，导致系统出水氨氮浓度较高，难于达到严格的排放标准。值得注意的是，内源短程反硝化技术的一个独特优势是具有为厌氧氨氧化与反硝化除磷耦合创造生存空间的潜力，有望解决传统厌氧氨氧化工艺贫于除磷的不足以及传统双污泥系统的反硝化除磷工艺出水氨氮浓度较高的问题。因此，基于内源短程反硝化、厌氧氨氧化和反硝化除磷技术构建的新型同步脱氮除磷工艺是一种有前途的污水处理技术。该技术大大节省了碳源和氧气的需求量，促进污水处理的能耗最小化和能量回收率最大化，为实现污水处理厂的节能降耗和高效脱氮除磷提供了新思路。

发明内容

本发明针对城市污水处理能耗高、去除效率低的问题，提供一种低碳高效的城市污水深度脱氮同步除磷的方法。主要创新点在于通过内源短程反硝化创造厌氧氨氧化和反硝化除磷耦合的条件，提高系统的脱氮除磷效率，降低污水处理的能耗，促进污水处理厂能源自给的实现。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低碳高效的城市污水深度脱氮同步除磷的方法，包括以下步骤：

1）启动系统：将具有内源短程反硝化和反硝化除磷性能的污泥接种至厌氧反应池和同步脱氮除磷反应池，使污泥浓度MLSS为2500-5000mg/L，同时在同步脱氮除磷反应池投加已经挂好厌氧氨氧化菌的生物膜固定填料，将已经挂好硝化细菌的生物膜悬浮填料投加至硝化反应池；

2）城市污水经初沉池沉淀后通过进水管进入厌氧反应池，同时二沉池底部的污泥通过回流污泥泵进入厌氧反应池，控制厌氧反应池的水力停留时间为1.5-3 h，在厌氧反应池中聚糖菌和聚磷菌将进水中有机物吸收，并合成内碳源PHAs，同时聚磷菌释放大量的磷酸盐；

3）厌氧反应池中50-70%的混合液进入膜生物反应器泥水分离，含有NH₄⁺和PO₄^3-的污水通过真空泵进入硝化反应池，30-50%的底部污泥通过超越污泥泵进入同步脱氮除磷反应池；