CN108455786A - 一种污泥消化液微藻厌氧氨氧化耦合产能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种污泥消化液微藻厌氧氨氧化耦合产能的方法，属于水处理技术领域。采用藻类光生物反应器与SNAD联合工艺技术，利用光生物反应器光合作用脱氮除磷，出水携带一定量的溶解氧至SNAD反应器，对进水进行脱氮除碳，污水经SNAD反应器后，氨氮去除率50‑100％，实现了自曝气高效脱氮除磷，本发明的效果与传统SNAD工艺相比，在实现脱氮除碳的同时可以节省40％‑50％的动力消耗，提高磷去除效率，是一种可持续污水处理技术，具有广阔应用前景。

Description

一种污泥消化液微藻厌氧氨氧化耦合产能的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，涉及一种结合厌氧发酵、SNAD(Simultaneously Nitritation Anammox and Denitrification)与藻类光生物反应器联合工艺技术，针对污泥消化液进行除氮脱磷。
背景技术
污泥消化液是一种典型的高氨氮废水，主要指在污泥厌氧处理过程中排放的废水，以消化污泥脱水液为主，还包括污泥浓缩池上清液和污泥消化池上清液。污泥厌氧消化技术具有诸多优点。但是污泥消化液对城市污水处理厂的运行有显著影响。厌氧消化过程中污泥中的有机氮经氨化作用转化成氨氮释放到水相中，使得污泥消化液的氨氮浓度高达500～1300mg/L，磷酸盐浓度也可达200mg/L。污泥消化液与污水处理厂进水相对应，称为支流输入。虽然其水量仅占整个污水处理厂2％左右，但是其产生的氨氮负荷可占污水处理厂氨氮总负荷的15～25％，磷酸盐的负荷可占总负荷的20～80％。因此城市污水处理厂必须重视污泥消化液中氨氮和磷酸盐负荷的影响。目前针对污泥厌氧消化技术的研究中，对厌氧消化的最终产物如生物固体和排放液体的处理和处置的重视程度不够。污泥消化液由于氨氮浓度高、底物抑制、进水碱度不足、反硝化碳源缺乏等特点，是生物脱氮处理领域的难点。
随着生物脱氮在理论和技术上的不断发展与突破，新型脱氮工艺如：SHARON-ANAMMOX、CANON、OLAND、DEAMOX等以“短程硝化”和“厌氧氨氧化”为主，具有占地小、能耗低、产泥量少等优势，可极大提高废水脱氮负荷与效率，降低废水处理成本，但是，机械曝气在反应器中的花费成本过高，此外，以上工艺仅仅对氨氮有着高效的去除率，对污泥消化液中磷去除效率低。因此，如何有效地经济地同时去除污水中氨氮与磷酸盐，成为此新型脱氮除磷工艺的技术瓶颈。
为此，本课题将研究一项污泥消化液微藻厌氧氨氧化耦合产能技术，利用光生物反应器光合作用脱氮除磷，氨氮去除率30-50％，磷去除率80％-100％，产生藻类脱水后至厌氧发酵中进行厌氧发酵,产生的CO2为光生物反应器提供碳源，光生物反应器出水携带一定量的溶解氧至SNAD反应器，为SNAD反应器反应器去除剩余的氨氮以及有机碳创造了适宜条件，实现了自曝气高效脱氮除磷同时增加厌氧发酵产能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是确定适合藻类光生物反应器-SAND联合工艺过程的主要参数，建立一种污泥消化液微藻厌氧氨氧化耦合产能技术的方法。
本发明的技术方案：
一种结合光生物反应器与SNAD自曝气脱氮除磷的方法，该方法采用的系统包括蠕动泵2、光生物反应器3、LED灯4、SNAD反应器7和沉淀池；进水桶1中的厌氧发酵副产物污泥消化液通过蠕动泵2泵入至光生物反应器3内，在光生物反应器3中发生光合反应脱氮除磷后出水进入第一沉淀池5，通过蠕动泵2向第一沉淀池5中送入絮凝剂，藻类沉淀脱水后送入至厌氧发酵罐6中进行厌氧发酵，厌氧发酵罐6发酵产生两种气体分别为CO2与CH4；其中，CO2提供给光生物反应器3进行光合作用，CH4中一部分并入城市管网直接利用，另一部分通入至加热装置10为SNAD反应器7提供热能；第一沉淀池5内的出水通过蠕动泵2泵入至SNAD反应器7内，为SNAD反应器7提供氧气，进而发生亚硝化、厌氧氨氧化及反硝化反应，SNAD反应器7内的出水进入第二沉淀池9，第二沉淀池9的出水中一部分直接外排，另一部分通过蠕动泵2循环回流至光生物反应器3中，对进水进行稀释；其中，光生物反应器3周围安放LED灯4，提供光源；
具体步骤如下：
(1)藻类光生物反应器启动及运行
光生物反应器3外部由LED灯提供光源，内部控制pH为7-8，温度为22-30℃；厌氧发酵副产物污泥消化液作为光生物反应器3的进水，为光生物反应器3中的藻类提供氮磷，进而进行光合作用产生氧气，出水流至SNAD反应器7，第一沉淀池5絮凝的藻类至厌氧发酵罐6作为发酵底物；
(2)自曝气膜生物反应器运行SNAD工艺
SNAD反应器7中控制pH为7.5-8，温度为35-42℃；通过定期监测进出水中氨氮浓度、亚硝氮浓度和硝氮浓度，控制进水总氮浓度、水力停留时间，实现短程硝化、ANAMMOX与反硝化的耦合，使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
厌氧发酵副产物污泥消化液：加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为400-800mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为5-20mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L。
本发明的效果和益处是：
以SNAD脱氮理论为基础，通过藻类光生物反应器与SNAD工艺的耦合协同作用，实现联合工艺自曝气的同时，达到去除氨氮、硝氮、亚硝氮、总氮和磷酸盐的目的，可以节省10％-30％的费用，是一种可持续污水处理技术，具有潜在的应用前景。
附图说明
图1是厌氧发酵-光生物反应器-SNAD结构示意图。
图中：1进水桶；2蠕动泵；3光生物反应器；4LED灯；5第一沉淀池；
6厌氧发酵罐；7SNAD反应器；8絮凝剂；9第二沉淀池；10加热装置。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明装置的具体实施方式。
实施例：
利用厌氧发酵、SNAD与藻类光生物反应器联合工艺脱氮除磷，提高产能。
采用的反应器如图1所示。一个周期运行时间为90天，反应器启动时，加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为400-800mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为5-20mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L，通过定期监测进出水中NH4 +-N，NO2 --N,NO3 --N以及磷酸盐浓度，调控进水总氮浓度水力停留时间，实现SNAD与光生物反应器的耦合。
膜生物反应器由有机玻璃制成圆柱形，直径20cm、高度26cm、有效容积2L，桶壁设置取样孔，蠕动泵控制反应器内进水及排水过程。进水NH4 +-N浓度400-800mg/L，磷酸盐浓度5-20mg/L。光生物反应器出水至SNAD反应器内，提供溶解氧的同时，在填料上同时发生亚硝化、反硝化和ANAMMOX反应，同时除碳脱氮。
开始阶段，反应器出水NH4 +-N浓度由600mg/L mg/L降低到5mg/L，30天时氨氮，总氮及磷的去除率达到100％，70％％与100％，45天后，提高水力停留时间及降低进水总氮浓度，出水NH4 +-N、NO3 --N逐渐降低，NH4 +-N第90天时降低至24mg/L，NH4 +-N、磷与总氮去除率分别达到90％、100％与50％。
本发明可提高污泥消化液治理资金的使用效率，有利于引导治理和建设资金的合理使用。追求以较少的投入获得较大的环境和社会效益，是对政府决策的科学支持，将有助于提高相关投入，促进相关技术的研发，带动相关产业。

Claims (1)

1.一种结合光生物反应器与SNAD自曝气脱氮除磷的方法，该方法采用的系统包括蠕动泵(2)、光生物反应器(3)、LED灯(4)、SNAD反应器(7)和沉淀池；进水桶(1)中的厌氧发酵副产物污泥消化液通过蠕动泵(2)泵入至光生物反应器(3)内，在光生物反应器(3)中发生光合反应脱氮除磷后出水进入第一沉淀池(5)，通过蠕动泵(2)向第一沉淀池(5)中送入絮凝剂，藻类沉淀脱水后送入至厌氧发酵罐(6)中进行厌氧发酵，厌氧发酵罐(6)发酵产生两种气体分别为CO2与CH4；其中，CO2提供给光生物反应器(3)进行光合作用，CH4中一部分并入城市管网直接利用，另一部分通入至加热装置(10)为SNAD反应器(7)提供热能；第一沉淀池(5)内的出水通过蠕动泵(2)泵入至SNAD反应器(7)内，为SNAD反应器(7)提供氧气，进而发生亚硝化、厌氧氨氧化及反硝化反应，SNAD反应器(7)内的出水进入第二沉淀池(9)，第二沉淀池(9)的出水中一部分直接外排，另一部分通过蠕动泵(2)循环回流至光生物反应器(3)中，对进水进行稀释；其中，光生物反应器(3)周围安放LED灯(4)，提供光源；
其特征在于，具体步骤如下：
(1)藻类光生物反应器启动及运行
光生物反应器(3)外部由LED灯提供光源，内部控制pH为7-8，温度为22-30℃；厌氧发酵副产物污泥消化液作为光生物反应器(3)的进水，为光生物反应器(3)中的藻类提供氮磷，进而进行光合作用产生氧气，出水流至SNAD反应器(7)，第一沉淀池(5)絮凝的藻类至厌氧发酵罐(6)作为发酵底物；
(2)自曝气膜生物反应器运行SNAD工艺
SNAD反应器(7)中控制pH为7.5-8，温度为35-42℃；通过定期监测进出水中氨氮浓度、亚硝氮浓度和硝氮浓度，控制进水总氮浓度、水力停留时间，实现短程硝化、ANAMMOX与反硝化的耦合，使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
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