一種通過a/o生物膜工藝實現(xiàn)部分反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的一種通過A/0生物膜工藝實現(xiàn)部分反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮的 方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種實現(xiàn)低C/N的城市生活污水深度脫氮的行之有效的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年來，水中氮等營養(yǎng)元素引起的富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，成為水污染治理 的重點(diǎn)和難點(diǎn)；同時，隨著世界各國污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，許多新建、現(xiàn)存及改造的污 水處理廠都面臨著更嚴(yán)格的氮排放標(biāo)準(zhǔn)，也就是面臨著如何使生物脫氮工藝設(shè)計、運(yùn)行更 合理化、科學(xué)化而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的問題。
[0003] 廢水中氮的去除方法有物理法、化學(xué)法和生物法三種，而生物法脫氮又被公認(rèn)為 是一種經(jīng)濟(jì)、有效和最有發(fā)展前途的方法之一。目前，廢水的脫氮處理大多采用活性污泥生 物處理法?，F(xiàn)有的活性污泥法采用的傳統(tǒng)硝化反硝化技術(shù)存在諸多弊端：比如污泥齡矛盾、 碳源競爭矛盾，能耗高，處理效率低等問題；同時，活性污泥法運(yùn)行過程中，若管理不當(dāng)極易 出現(xiàn)污泥膨脹、污泥解體、污泥上浮及泡沫問題，從而導(dǎo)致處理效果不佳，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)； 此外，活性污泥法處理生活污水，會產(chǎn)生大量的剩余污泥，目前污泥的處理是一大難題，不 僅處理費(fèi)用高，而且處置不當(dāng)會引起二次污染。在氮素污染日趨嚴(yán)重以及治理費(fèi)用不堪重 負(fù)的雙重壓力下，世界各國紛紛加大了對生物脫氮的研究力度，研究和開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的 污水生物脫氮新工藝成為當(dāng)前研究的核心和熱點(diǎn)。
[0004] 生物膜法是通過附著在填料表面生長和增殖的細(xì)菌等微生物，形成膜狀活性生 物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的營養(yǎng)物質(zhì)的生物處理方法。與活性污泥法相比， 生物膜法具有操作管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低廉、微生物多樣化、微生物量高的特點(diǎn)，對進(jìn)水的 水質(zhì)與水量變化有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力，克服了活性污泥法中污泥絲狀膨脹的缺點(diǎn)，剩余污 泥產(chǎn)量低，節(jié)省了污泥處理費(fèi)用。由于微生物固著于填料的表面，生物固體停留時間與水力 停留時間無關(guān)，因此世代周期長、增值速度較慢的厭氧氨氧化菌、硝化菌等微生物能夠在填 料上附著生長繁殖，提高處理工藝的硝化和脫氮效果。
[0005] 從生物脫氣途徑【硝化過程：NH4+- NO 2 - NO 3 ;反硝化過程： NO3 - NO 2 - NO - N 20 - N2】上分析，可以發(fā)現(xiàn)：通過控制適宜的運(yùn)彳丁條件，NO2積累不僅 發(fā)生短程硝化過程中，而且在反硝化過程中也能實現(xiàn)NO 2積累。已有研究表明：相對于短 程硝化而言，部分反硝化（NO3還原過程控制在NO2階段）不受DO的影響，更容易穩(wěn)定的實 現(xiàn)較高的NO 2積累，并且反應(yīng)過程控制簡單，而且在實際污水處理反硝化過程中NO 2積累 的出現(xiàn)十分普遍，特別在處理低C/N比生活污水的反硝化過程中更容易發(fā)生，利用缺氧區(qū) 部分反硝化產(chǎn)生的亞硝和原水中的氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，相對于全程反硝化節(jié)省了碳 源，且減少了進(jìn)入到好氧區(qū)混合液中氨氮濃度，減少了硝化作用氨氮去除量，進(jìn)一步節(jié)省能 源。本發(fā)明將部分反硝化耦合厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用到生物膜法工藝中，充分結(jié)合了兩者的 優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能降耗的同時，實現(xiàn)了深度脫氮。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明提供的是一種通過A/0生物膜工藝實現(xiàn)部分反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮 的方法，此發(fā)明解決了原水碳源不足、污泥處置費(fèi)用高等問題，在節(jié)能降耗的同時，實現(xiàn)了 深度脫氮。
[0007] 所用裝置主要包括原水水箱（1)和A/0反應(yīng)器（10);其中A/0反應(yīng)器（10)依次設(shè) 有缺氧區(qū)（3)和好氧區(qū)（4);缺氧區(qū)（3)放置有固定填料（5)，填料填充率為30~45%，好 氧區(qū)（4)放置有懸浮填料(6)，填充率為30~45% ;并且固定填料（5)和懸浮填料（6)均 采用直徑為25~50mm聚丙烯空心環(huán)，其密度為0. 98~I. 00g/cm3,孔隙率為94~96% ;
[0008] 在固定填料（5)上同時富集生長反硝化菌和厭氧氨氧化菌，懸浮填料（4)富集生 長硝化菌。其方法為：生活污水和回流硝化液首先進(jìn)入A/0反應(yīng)器首端，在缺氧區(qū)（3)通過 固定填料（5)上的反硝化菌進(jìn)行部分反硝化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的亞硝酸鹽和原水中的氨氮通 過固定填料（5)上附著的厭氧氨氧化菌進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮，然后混合液中剩余的氨 氮進(jìn)入好氧區(qū)（4)進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)，硝化完成后排放。
[0009] 本發(fā)明提供的是一種通過A/0生物膜工藝實現(xiàn)部分反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮 的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0010] 1)生活污水由原水水箱（1)通過進(jìn)水栗（2)進(jìn)入A/Ο反應(yīng)器（10)缺氧區(qū)（3)，在 固定填料（5)附著的反硝化菌的作用下，與通過回流栗（5)回流的硝化液充分混合，利用生 活污水原水中含有的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，并通過控制生活污水原水中的有機(jī)物濃度（C/N 比在2. 5~3之間）和缺氧區(qū)水力停留時間（HRT = 2h)將NO3 -N還原控制在還原為NO2 -N 階段，實現(xiàn)部分反硝化；
[0011] 2)缺氧區(qū)（3)固定填料（5)上附著的反硝化菌部分反硝化作用產(chǎn)生的亞硝酸鹽 NO 2-N同時與原水中的氨氮在固定填料（5)上附著的厭氧氨氧化菌作用下繼續(xù)進(jìn)行厭氧氨 氧化反應(yīng)脫氮，NO2 -N和氨氮被還原為氮?dú)夂筢尫诺娇諝庵?，反?yīng)完全后混合液進(jìn)入A/0反 應(yīng)器（10)的好氧區(qū)。
[0012] 3)混合液中剩余的氨氮在A/0反應(yīng)器（10)的好氧區(qū)（4)通過懸浮填料（6)上富 集生長的硝化菌發(fā)生硝化反應(yīng)，通過曝氣栗（8)和曝氣頭（7)控制A/0反應(yīng)器（10)好氧區(qū) (4)的DO在2~4mg/L范圍內(nèi)，硝化反應(yīng)完成后出水排放。
[0013] 4)通過進(jìn)水栗⑵控制A/0反應(yīng)器（10)整體水力停留時間HRT為6h，并通過A/ 0反應(yīng)器（10)中的隔板，使缺氧區(qū)（3)與好氧區(qū)⑷容積比為1:2,從而使缺氧區(qū)（3)水力 停留時間HRT為2h，好氧區(qū)（4)水力停留時間HRT為4h。
[0014] 本發(fā)明提供的一種通過A/0生物膜工藝實現(xiàn)部分反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮的 方法，具有以下四個優(yōu)點(diǎn)：
[0015] (1)采用部分反硝化耦合厭氧氨氧化技術(shù)，節(jié)省碳源和能源