[发明专利]甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置及方法

说明书

本发明公开了一种甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置及方法，属于污水生物处理技术领域。装置包括原水水箱、碳源储备箱和连续流反应器；所述连续流反应器内用于接种厌氧氨氧化生物填料，包括反应器罐体、搅拌装置和出水管；所述反应器罐体内腔分为连通的反应区和沉淀区。本发明针对污水中的氨氮及硝态氮基质，通过控制投加甲酸盐的比例，控制COD与硝态氮的浓度比在1.5‑2范围，实现厌氧氨氧化菌的高效持留以及脱氮工艺的高效稳定运行。该发明操作简单，可以快速启动短程反硝化工艺并完成氨氮及硝态氮基质的同步去除，稳定实现低COD/TIN的污水深度脱氮，在低能耗污水脱氮领域有工程实用价值。

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及一种连续流、一体化的甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术和装置。

背景技术

短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)技术在低温、低氨氮浓度条件下具有良好的脱氮稳定性，且N₂O逸散普遍较低(0-0.7％)，具有广阔的应用前景。通过控制pH、碳源类型(乙酸)、碳氮比(C/N为2.6-3.5)、水力停留时间、出水硝氮浓度等方式实现较高的亚硝氮积累率。主流一体式PD/A工艺具有占地面积小，投资及运行费用低的优点，然而其应用常面临异养菌大量繁殖的问题，导致AnAOB脱氮贡献率低、Anammox工艺脱氮效能低下。这主要有两方面原因：1)伴生异养菌的生长速率显著高于AnAOB(10倍)，以异养菌为主的生物量大量增加，亚硝氮等基质的传质阻力增大；2)异养反硝化菌大量增殖，在硝氮浓度有限条件下伴生异养菌与AnAOB竞争亚硝氮基质并呈优势，限制AnAOB自养生长。为提高PD/A系统中AnAOB的相对丰度及活性，需要有效限制异养菌的生长量。

目前关于短程反硝化耦合厌氧氨氧化的专利已有报道，对于运行装置和条件也进行了具体说明。大多数专利所报道的一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术，其主要区别是碳源投加策略、装置构型和应用场合，包括专利(CN106045032A、CN111333185A)的连续流UASB处理市政污水等，但未见厌氧氨氧化菌稳定持留及高效稳定脱氮技术的发明专利。

发明内容

本发明的目的是解决现有短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术中脱氮效能不稳的问题，并提供一种甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置及方法。本发明通过优化一体化反应器的设计、碳源类型及用量等运行参数，实现厌氧氨氧化菌稳定持留，运行效能高效且稳定，具有易操作、稳定性高、可放大等特点。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置，包括原水水箱、碳源储备箱和连续流反应器；所述连续流反应器内用于接种厌氧氨氧化生物填料，包括反应器罐体、搅拌装置和出水管；所述反应器罐体内腔分为连通的反应区和沉淀区，反应区内设有用于混合反应液的搅拌装置；沉淀区位于内腔上部，顶部设有与外界连通的出水管，用于排出经泥水分离后得到的上清液；所述原水水箱用于承装含有氨氮及硝氮的原水，通过设有第一进水泵的管路与连续流反应器的反应区连通；所述碳源储备箱用于承装有机碳源，通过设有第二进水泵的管路与连续流反应器的反应区连通。

作为优选，所述反应器罐体上开设有与反应区连通的进水口，原水水箱和碳源储备箱的管路均通过所述进水口与反应器罐体连通。

作为优选，所述出水管上设有排水泵。

作为优选，仅所述沉淀区底部与反应区连通。

作为优选，所述搅拌装置包括搅拌桨、搅拌杆和电机；电机位于反应器罐体外部，输出端通过搅拌杆与位于反应器罐体反应区中的搅拌桨相连。

作为优选，所述反应器罐体为封闭的圆筒状结构。

作为优选，所述沉淀区的中部横截面逐渐缩小并形成漏斗部，所述漏斗部的倾角为45°，长度为8cm。

第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一所述甲酸型短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置的运行方法，具体如下：