Anammox-pd同步處理高氮素廢水和城市污水裝置與方法
【專利摘要】ANAMMOX-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水裝置及方法，屬于廢水生物處理領(lǐng)域。所述裝置由進水箱、厭氧氨氧化反應(yīng)器、中間水箱、碳源儲備箱和部分反硝化反應(yīng)器構(gòu)成，運行方法是高氮素廢水進入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器，將進水中的亞硝酸鹽氮和氨氮去除，含有過量硝酸鹽氮的廢水進入部分反硝化反應(yīng)器，同時泵入一定量的城市生活污水，反硝化菌利用生活污水中的有機物將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮，含有亞硝酸鹽氮和氨氮的出水再回流到厭氧氨氧化反應(yīng)器進行脫氮。本發(fā)明能夠大大降低厭氧氨氧化反應(yīng)出水的氮素濃度，實現(xiàn)高濃度氮素廢水深度脫氮的目的，并且對城市生活污水中有機物和氨氮進行同步去除。本發(fā)明操作方便，控制簡單，氮素去除率高，能夠大大降低費用。
【專利說明】ANAMMOX-PD同步處理高氮素廢水和城市污水裝置與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種利用厭氧氨氧化與部分反硝化技術(shù)同步處理高氮素廢水與城市生活污水的方法，屬于污水生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法以城市生活污水中的碳源作為電子供體，將高氮素廢水厭氧氨氧化反應(yīng)器出水中的no3_-n通過部分反硝化作用還原為no2_-n，再與城市生活污水中的氨氮通過厭氧氨氧化作用去除。該方法不僅實現(xiàn)了對高氮素廢水厭氧氨氧化出水的深度脫氮，而且同時對城市生活污水進行了有機物與氨氮的去除。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，由水體中氮、磷濃度過量導(dǎo)致的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響水域生態(tài)環(huán)境和人類的健康，為此我國對城市污水處理廠的出水水質(zhì)，尤其是對出水的氮、磷指標(biāo)提出了更加嚴(yán)格的要求，當(dāng)前我國的城市污水處理廠出水必須符合2002年頒布的污水排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水總氮小于15mg/L。
[0003]生物脫氮是目前應(yīng)用最廣泛的污水脫氮技術(shù)，也是相對比較經(jīng)濟的一種脫氮途徑，但其仍然是一高能耗大戶，尤其在處理低碳氮比城市污水時，需要額外投加外碳源來提高處理效果，進一步增加了污水廠的運行費用。
[0004]污水生物脫氮過程中會產(chǎn)生大量的剩余污泥，其含有大量的有機物。傳統(tǒng)的處理方式是將污泥濃縮后直接填埋或脫水后進行焚燒，這不僅對環(huán)境造成二次污染也浪費了這部分有機碳源。為降低污水處理運行成本，當(dāng)前大型污水處理廠對剩余污泥主要采取厭氧消化的處理方式，這樣不僅產(chǎn)生了可燃?xì)怏w，進行發(fā)電，而且對污泥進行了減量化處理。但污泥厭氧處理時的消化液和脫水液中含有大量的氨氮，如果回流到污水處理工藝曝氣池中，會增加系統(tǒng)處理負(fù)荷，進而影響處理效果，因此往往需要單獨進行處理。
[0005]厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，厭氧氨氧化菌以亞硝酸鹽氮為電子受體，與氨氮發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氮氣的生物過程。在這個反應(yīng)中需要亞硝酸鹽氮，因此在應(yīng)用該技術(shù)處理實際的氨氮廢水時常常設(shè)置一道短程硝化工序以產(chǎn)生所需要的亞硝酸鹽氮。污泥消化液和脫水液屬于高濃度氨氮廢水，其在硝化過程中容易實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝酸鹽氮積累，因而可以采用厭氧氨氧化工藝進行單獨處理，該過程無需有機碳源、污泥產(chǎn)量低和無需曝氣，可以大大減少污水處理工程的運行費用和污泥的處置費用。但在厭氧氨氧化脫氮過程中，其最大氮素去除率為89%，會產(chǎn)生11%的進水總氮的硝酸鹽氮，因此在高濃度氮素廢水時，其出水仍需進一步處理。
[0006]在硝酸鹽還原的反硝化過程中，一定條件下可以實現(xiàn)較高的亞硝酸鹽積累。我們之前的試驗表明，在污泥發(fā)酵耦合反硝化系統(tǒng)中，可以馴化出一種高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥，該污泥在長期運行過程中亞硝酸鹽積累率能夠穩(wěn)定維持在80%左右。
[0007]城市生活污水中含有一定的有機碳源可供反硝化菌利用。因此本發(fā)明在高氮素污泥消化液厭氧氨氧化處理出水串聯(lián)部分反硝化反應(yīng)器，以生活污水中的有機碳源作為還原no3_-n為no2_-n的電子供體，然后再與生活污水中的氨氮通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，從而達到深度處理高氮素廢水和城市生活污水的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明根據(jù)實際污水處理廠中存在的高能耗特點和厭氧氨氧化裝置的巨大優(yōu)勢，提供了一種ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的裝置與方法，低能耗的實現(xiàn)了高氮素厭氧氨氧化出水的深度脫氮，同時對城市生活污水進行了有機物和氮素的深度去除。
[0009]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水裝置，包括進水箱、厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器、第一中間水箱、生活污水儲存箱、部分反硝化SBR反應(yīng)器和第二中間水箱；其中，所述的進水箱通過第一蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器底部第一進水口相連；厭氧氨氧化反應(yīng)器回流口通過第二蠕動泵與第一中間水箱相連；第一中間水箱通過第三蠕動泵與部分反硝化SBR反應(yīng)器第一進水口相連；生活污水儲存箱通過第四蠕動泵與部分反硝化反應(yīng)器第二進水口相連；部分反硝化SBR反應(yīng)器出水口與第二中間水箱相連；第二中間水箱通過第五蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器第二進水口相連。
[0010]另外，所述的厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器包括三相分離器、排氣口、集氣瓶、進水口、出水口、取樣口和排泥閥。
[0011]所述的部分反硝化SBR反應(yīng)器包括有攪拌裝置、pH或0RP插口、進水口、出水口、取樣口和排泥閥。
[0012]本發(fā)明中ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的方法是按以下過程進行的:
[0013]在進水箱中注入含有氨氮和亞硝酸鹽氮的廢水，其中氨氮濃度與亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度比為1:1.32 ;然后接種處理高濃度氮素廢水的厭氧氨氧化顆粒污泥，投入UASB反應(yīng)器內(nèi)，接種后UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在4000?8000mg/L ;開啟第一蠕動泵將進水箱中的廢水泵入UASB反應(yīng)器內(nèi)，使氨氮和亞硝酸鹽氮通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，在這一過程中第二蠕動泵處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)出水氨氮或亞硝酸鹽氮濃度小于lmg/L時，厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成。
[0014]厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成后，將部分反硝化污泥投入SBR反應(yīng)器內(nèi)，該污泥在反硝化過程中亞硝酸鹽氮積累率大于80%，控制接種后污泥濃度MLSS在反應(yīng)過程中為2000?4000mg/L ;在生活污水儲存箱中注入城市生活污水，控制污水中溶解性化學(xué)需氧量(SC0D)與氨氮的質(zhì)量濃度比為3.0?6.0，同時開啟第二蠕動泵，將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水泵入第一中間水箱。
[0015]同時開啟第三蠕動泵和第四蠕動泵，分別將生活污水和第一中間水箱內(nèi)廢水泵入部分反硝化SBR反應(yīng)器內(nèi)，控制兩種廢水的進水量與質(zhì)量濃度乘積之比r在0.5?0.7，r如式(1)所示。進水完畢，關(guān)閉第三蠕動泵和第四蠕動泵，開啟攪拌系統(tǒng)，反應(yīng)30?60min，關(guān)閉攪拌系統(tǒng)，沉淀30?90min，出水排入第二中間水箱，排水比為1/3?2/3。
[0016]r = v1c1/v2c2 (1),
[0017]其中Vl為生活污水的進水量；Cl為生活污水氨氮的質(zhì)量濃度；v2為第一中間水箱內(nèi)廢水的進水量；c2為第一中間水箱內(nèi)硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度。
[0018]開啟第五蠕動泵，將含有氨氮和亞硝酸鹽氮的第二中間水箱內(nèi)廢水回流到UASB反應(yīng)器內(nèi)，使其通過厭氧氨氧化作用去除，控制第五蠕動泵的流速為第二蠕動泵的(1+Vl/v2)倍。
[0019]本發(fā)明提供的ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的裝置與方法，具有以下優(yōu)勢和特點:
[0020]1)該裝置實現(xiàn)了高基質(zhì)廢水的深度脫氮，相比單一的厭氧氨氧化反裝置，出水氮素濃度大大降低，無需后處理即可直接排放；
[0021]2)同步實現(xiàn)了對城市生活污水中有機物和氨氮的深度處理，相比傳統(tǒng)的硝化反硝化裝置，無需好氧曝氣和外加碳源，污泥產(chǎn)量減少，大大降低了污水處理過程的費用及污泥處置費用；
[0022]3)部分反硝化SBR反應(yīng)器出水回流到厭氧氨氧化反應(yīng)器底部，降低了 UASB反應(yīng)器中亞硝酸鹽氮的濃度，減少了厭氧氨氧化菌被高濃度亞硝酸鹽氮的抑制作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的裝置結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0025]如圖1所示結(jié)構(gòu)圖，1為進水箱、2為厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器、2.1為第一蠕動泵、2.2為厭氧氨氧化反應(yīng)器第一進水口、2.3為三相分離器、2.4為回流口、2.5為第二螺動泵、
2.6為排氣口、2.7為集氣瓶、2.8為出水口、2.9為第五蠕動泵、2.10為厭氧氨氧化反應(yīng)器第二進水口、2.11為厭氧氨氧化反應(yīng)器排泥口、2.12為厭氧氨氧化反應(yīng)器取樣口、3為第一中間水箱、4為生活污水儲存箱、5為部分反硝化SBR反應(yīng)器、5.1為第三蠕動泵、5.2為部分反硝化反應(yīng)器第一進水口、5.3為第四蠕動泵、5.4為部分反硝化反應(yīng)器第二進水口、5.5為攪拌裝置、5.6為pH/ORP插口、5.7為取樣口、5.8為部分反硝化反應(yīng)器排水口、5.9為部分反硝化反應(yīng)器排泥口、6為第二中間水箱。
[0026]ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水裝置，包括進水箱、厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器、第一中間水箱、生活污水儲存箱、部分反硝化SBR反應(yīng)器和第二中間水箱；其中，所述的進水箱通過第一蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器底部第一進水口相連；厭氧氨氧化反應(yīng)器回流口通過第二蠕動泵與第一中間水箱相連；第一中間水箱通過第三蠕動泵與部分反硝化SBR反應(yīng)器第一進水口相連；生活污水儲存箱通過第四蠕動泵與部分反硝化反應(yīng)器第二進水口相連；部分反硝化SBR反應(yīng)器出水口與第二中間水箱相連；第二中間水箱通過第五蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器第二進水口相連。
[0027]另外，所述的厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器包括三相分離器、排氣口、集氣瓶、進水口、出水口、取樣口和排泥閥。
[0028]所述的部分反硝化SBR反應(yīng)器包括有攪拌裝置、pH或0RP插口、進水口、出水口、取樣口和排泥閥。
[0029]ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的方法是按以下過程進行的:
[0030]在進水箱中注入含有氨氮和亞硝酸鹽氮的廢水，其中氨氮濃度與亞硝酸鹽氮濃度質(zhì)量比為1:1.32 ;然后接種處理高濃度氮素廢水的厭氧氨氧化顆粒污泥，投入UASB反應(yīng)器內(nèi)，接種后UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在4000?8000mg/L ;開啟第一蠕動泵將進水箱中的廢水泵入UASB反應(yīng)器內(nèi)，使氨氮和亞硝酸鹽氮通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，在這一過程中第二蠕動泵處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)出水氨氮或亞硝酸鹽氮濃度小于lmg/L時，厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成。
[0031]厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成后，將部分反硝化污泥投入SBR反應(yīng)器內(nèi)，該污泥在反硝化過程中亞硝酸鹽氮積累率大于80%，控制接種后污泥濃度MLSS在反應(yīng)過程中為2000?4000mg/L ;在生活污水儲存箱中注入城市生活污水，控制污水中溶解性化學(xué)需氧量(SC0D)與氨氮的質(zhì)量濃度比為3.0?6.0，同時開啟第二蠕動泵，將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水泵入第一中間水箱。
[0032]同時開啟第三蠕動泵和第四蠕動泵，分別將生活污水和第一中間水箱內(nèi)廢水泵入部分反硝化SBR反應(yīng)器內(nèi)，控制兩種廢水的進水量與質(zhì)量濃度乘積之比r在0.5?0.7，r如式(1)所示。進水完畢，關(guān)閉第三蠕動泵和第四蠕動泵，開啟攪拌系統(tǒng)，反應(yīng)30?60min，關(guān)閉攪拌系統(tǒng)，沉淀30?90min，出水排入第二中間水箱，排水比為1/3?2/3。
[0033]r =(1),
[0034]其中Vl為生活污水的進水量；Cl為生活污水氨氮的質(zhì)量濃度；v2為第一中間水箱內(nèi)廢水的進水量；c2為第一中間水箱內(nèi)硝酸鹽氮的質(zhì)量濃度。
[0035]開啟第五蠕動泵，將含有氨氮和亞硝酸鹽氮的第二中間水箱內(nèi)廢水回流到UASB反應(yīng)器內(nèi)，使其通過厭氧氨氧化作用去除，控制第五蠕動泵的流速為第二蠕動泵的(1+Vl/v2)倍。
[0036]具體試驗用水為含有氨氮和亞硝酸鹽氮的廢水(NH4+-N = 260mg/L、Ν02__Ν =340mg/L、COD = 55mg/L)，試驗厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器有效容積為3L，接種污泥來自處理高氮素廢水的厭氧氨氧化顆粒污泥，接種后UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度MLSS在5000mg/L左右，水力停留時間HRT為6h。城市生活污水取自一校區(qū)化糞池(溶解性化學(xué)需氧量SC0D濃度為240mg/L，NH4+-N濃度為60mg/L，Ν0χ__Ν濃度在0.2mg/L)，所用部分反硝化SBR反應(yīng)器有效容積為6L，接種污泥在反硝化過程亞硝酸鹽積累率能穩(wěn)定保持在80 %以上，接種后SBR反應(yīng)器污泥濃度MLSS在2800mg/L。整個運行過程在常溫下進行，溫度為24?32°C。
[0037]具體運行過程如下:
[0038]在進水箱中注入含有高氨氮廢水半短程硝化后的出水，接種厭氧氨氧化顆粒污泥，投入UASB反應(yīng)器內(nèi)；開啟第一蠕動泵將進水箱中的廢水泵入UASB反應(yīng)器內(nèi)，使其通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，在這一過程中第二蠕動泵處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)出水氨氮或亞硝酸鹽氮濃度小于lmg/L時，厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成。
[0039]接種部分反硝化污泥投入SBR反應(yīng)器內(nèi)，在生活污水儲存箱中注入城市生活污水，同時開啟第二蠕動泵，將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水泵入第一中間水箱。第二蠕動泵的流速與第一蠕動泵相同，均為0.5L/h。
[0040]同時開啟第三蠕動泵和第四蠕動泵，分別將生活污水和第一中間水箱內(nèi)廢水泵入部分反硝化SBR反應(yīng)器內(nèi)，兩種廢水的進水量分別為1.2L和1.8L，進水完畢，關(guān)閉第三蠕動泵和第四蠕動泵，開啟攪拌系統(tǒng)，反硝化菌利用生活污水中有機物作為電子供體，將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮，反應(yīng)完畢，關(guān)閉攪拌系統(tǒng)，沉淀，排出3L含有NH4+-N和Ν02_-Ν的廢水到第二中間水箱中。部分反硝化SBR反應(yīng)器采用間歇的運行方式，每天8周期，每一周期3h,其中進水5min、反應(yīng)40min、沉淀30min、排水5min、以及閑置lOOmin。
[0041]開啟第五蠕動泵，將第二中間水箱內(nèi)廢水回流到UASB反應(yīng)器內(nèi)，使其通過厭氧氨氧化作用去除，控制第五蠕動泵的流速為第二蠕動泵的5/3倍。
[0042]連續(xù)試驗結(jié)果表明:裝置運行穩(wěn)定后，系統(tǒng)最終出水TN濃度小于12mg/L，NH4+-N濃度小于3mg/L, N<V_N濃度小于8mg/L, N<V_N濃度小于lmg/L,實現(xiàn)了同步深度處理高氮素廢水和城市生活污水的目的。
[0043]以上對本發(fā)明所提供的ANAMMOX-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的裝置與方法進行了詳細(xì)介紹，并且應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】上均會有改變之處，因此，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種ANAMMOX-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水裝置，其特征在于:包括進水箱、厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器、第一中間水箱、生活污水儲存箱、部分反硝化SBR反應(yīng)器和第二中間水箱；其中，所述的進水箱通過第一蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器底部第一進水口相連；厭氧氨氧化反應(yīng)器回流口通過第二蠕動泵與第一中間水箱相連；第一中間水箱通過第三蠕動泵與部分反硝化SBR反應(yīng)器第一進水口相連；生活污水儲存箱通過第四蠕動泵與部分反硝化反應(yīng)器第二進水口相連；部分反硝化SBR反應(yīng)器出水口與第二中間水箱相連；第二中間水箱通過第五蠕動泵與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器第二進水口相連； 另外，所述的厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器包括三相分離器、排氣口、集氣瓶、進水口、出水口、取樣口和排泥閥； 所述的部分反硝化SBR反應(yīng)器包括有攪拌裝置、pH或ORP插口、進水口、出水口、取樣口和排泥閥。
2.應(yīng)用如權(quán)利要求1所述裝置進行ANAMM0X-PD同步處理高氮素廢水和城市生活污水的方法，其特征在于:是按以下過程進行的: 在進水箱中注入含有氨氮和亞硝酸鹽氮的廢水，其中氨氮濃度與亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度比為1: 1.32 ;然后接種處理高濃度氮素廢水的厭氧氨氧化顆粒污泥，投入UASB反應(yīng)器內(nèi)，接種后UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度維持在4000?8000mg/L ;開啟第一蠕動泵將進水箱中的廢水泵入UASB反應(yīng)器內(nèi)，使氨氮和亞硝酸鹽氮通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，在這一過程中第二蠕動泵處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)出水氨氮或亞硝酸鹽氮濃度小于lmg/L時，厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成； 厭氧氨氧化反應(yīng)啟動調(diào)試完成后，將部分反硝化污泥投入SBR反應(yīng)器內(nèi)，該污泥亞硝酸鹽氮積累率大于80%，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度MLSS為2000?4000mg/L ;在生活污水儲存箱中注入城市生活污水，控制污水中溶解性化學(xué)需氧量SCOD與氨氮的質(zhì)量濃度比為3.0?6.0,同時開啟第二蠕動泵，將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水泵入第一中間水箱； 同時開啟第三蠕動泵和第四蠕動泵，分別將生活污水和第一中間水箱內(nèi)廢水泵入部分反硝化SBR反應(yīng)器內(nèi)，控制兩種廢水的進水量與質(zhì)量濃度乘積之比r在0.5?0.7，r如式(I)所示；進水完畢，關(guān)閉第三蠕動泵和第四蠕動泵，開啟攪拌系統(tǒng)，反應(yīng)30?60min，關(guān)閉攪拌系統(tǒng)，沉淀30?90min，出水排入第二中間水箱，排水比為1/3?2/3 ； r = V1C1A2C2 (I), 其中V1為生活污水的進水量；Cl為生活污水中氨氮的質(zhì)量濃度；V2為第一中間水箱內(nèi)廢水的進水量；C2為第一中間水箱內(nèi)硝酸鹽氮質(zhì)量濃度； 開啟第五蠕動泵，將含有氨氮和亞硝酸鹽氮的第二中間水箱內(nèi)廢水回流到UASB反應(yīng)器內(nèi)，使其通過厭氧氨氧化作用去除，控制第五蠕動泵的流速為第二蠕動泵的(1+Vl/V2)倍。
【文檔編號】C02F3/28GK104276657SQ201410536421
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月12日
【發(fā)明者】彭永臻, 杜睿, 操沈彬, 王淑瑩 申請人:北京工業(yè)大學(xué)