CN108483821B

CN108483821B - 以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺

Info

Publication number: CN108483821B
Application number: CN201810534489.9A
Authority: CN
Inventors: 郑兴灿; 夏琼琼; 尚巍; 李鹏峰; 李家驹; 陈轶
Original assignee: North China Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: North China Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: CN108483821A

Abstract

本发明涉及一种以亚硝化‑厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，工艺步骤为：S1采用生物化学絮凝工艺单元对污水进行前处理，去除污水中大部分的有机物、SS和TP，降低碳氮比，控制系统中的OHO总量，实现污水和污泥的分离；S2对前处理排出的污水通过臭氧消毒工艺单元进行杀菌处理；同步对前处理排出的污泥通过污泥厌氧消化单元进行处理；S3对经过杀菌处理后的污水通过亚硝化工艺单元进行处理，将污水中的部分氨氮转化为亚硝酸盐氮；S4对经过亚硝化工艺单元处理后废水通过厌氧氨氧化工艺单元进行末端脱氮处理，使出水TN能稳定达到一级A标准。本城市污水高效脱氮工艺具有出水水质好、易于运行控制、稳定高效的优点。

Description

以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及城市污水处理技术，尤其涉及一种以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺。

背景技术

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是在缺氧或厌氧条件下利用厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria，AAOB)将废水中氨氮和亚硝态氮同时转化为氮气的过程。由于氨氧化细菌(Ammonium oxidation bacteria，AOB)可将氨氧化成亚硝酸盐，为AAOB提供基质，所以目前厌氧氨氧化工艺通常与亚硝化(半短程硝化)工艺耦合在一起。

执行厌氧氨氧化过程的功能微生物AAOB生长缓慢、细胞产率低，并且容易受到环境条件的影响，因此AAOB与其他微生物竞争时常处于劣势；执行亚硝化过程的功能微生物AOB生长也较缓慢，反应器中AOB的生物量不易提高，同时亚硝酸盐氧化细菌(nitriteoxidationbacteria，NOB)还会与AOB共同生长，导致亚硝化工艺难以长期稳定运行。

在处理污泥消化液等高温、高浓度废水时，厌氧氨氧化工艺具有较大优势。高温条件下，嗜温菌AAOB生长的更快，AOB的增长速率大于NOB的增长速率。氨氮浓度较高时，废水中的游离氨与游离亚硝酸抑制了NOB的活性，而对AOB的影响相对较小，有利于实现稳定的短程硝化，保证厌氧氨氧化的顺利进行。目前，厌氧氨氧化工艺在该领域的应用已日趋成熟。

但是，在处理城市污水时，微生物的调控则较难实现。研究结果显示，城市污水浓度和温度相对较低的环境为NOB提供了生长优势，抑制其生长较为困难，另外城市污水自身以及污水管网内繁殖了大量的微生物，所以进入污水厂的外源性菌群种类庞杂，容易对AOB和AAOB菌群的生长产生较大影响。若以AOB为菌种进行纯培养，短程硝化工艺极易实现，但在实际污水处理系统中易受到土著微生物的干扰，所以纯培养可能性也较小。

目前，一般通过控制SRT、HRT、DO以及缺氧/好氧的运行方式来保障AOB和AAOB种群优势同时抑制NOB和普通异养菌(Ordinary Heterotrophic Organism，OHO)等其他杂菌的生长，但是实施难度大，在水质波动时控制不当容易造成系统崩溃，一旦崩溃又难以恢复，所以控制手段一般时，厌氧氨氧化技术难有作为。此外，NOB比AOB对氮的基质亲和力更强，所以通常将出水氨氮浓度维持在5mg/L以上，因此普通厌氧氨氧化工艺，如果没有后续的进一步处理，出水氨氮难以获得很低的浓度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种出水水质好、易于运行控制、稳定高效的以亚硝化-厌氧氨氧为核心的城市污水高效脱氮工艺。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于，采用如下处理步骤：

S1采用生物化学絮凝工艺单元对污水进行前处理，去除污水中大部分的有机物、SS和TP，降低碳氮比，控制系统中的OHO总量，实现污水和污泥的分离；

S2对前处理排出的污水通过臭氧消毒工艺单元进行杀菌处理；同步对前处理排出的污泥通过污泥厌氧消化单元进行处理；

S3对经过杀菌处理后的污水通过亚硝化工艺单元进行处理，将污水中的部分氨氮转化为亚硝酸盐氮；

S4对经过亚硝化工艺单元处理后废水通过厌氧氨氧化工艺单元进行末端脱氮处理，使出水TN能稳定达到一级A标准。

而且的，生物化学絮凝工艺单元采用微曝气的工艺形式，设计和运行参数为：絮凝池污泥负荷为3～4kg BOD₅/(kg MLSS·d)，HRT为0.5～1h，SRT为0.3～1d，DO浓度为0.3～0.5mg/L；沉淀池HRT为1.5～2.0h，污泥回流比为20～50％。

而且的，絮凝池中投加PAM，投加浓度为0.1～0.5mg/L。

而且的，臭氧消毒工艺单元的设计和运行参数为：臭氧接触时间为30～45min，接触池深度约为10m，臭氧投加量为1～5mg/L。

而且的，亚硝化工艺单元采用纯培养的AOB菌进行接种，以悬浮填料富集AOB菌；亚硝化工艺单元的设计或运行控制参数为：HRT为3～6h，DO为0.5～1.0mg/L，悬浮填料投加填充比为20～40％。

而且的，厌氧氨氧化工艺单元以厌氧消化污泥或反硝化污泥进行接种，以悬浮填料富集AAOB菌，90～120d可完成厌氧氨氧化系统的启动；厌氧氨氧化工艺单元的设计或运行控制参数为：HRT为6～10h，DO为0.2mg/L以下，悬浮填料投加填充比为20～40％。

而且的，污泥厌氧消化单元采用单级中温厌氧消化工艺单元，设计或运行控制参数为：消化池SRT为20～30d，维持系统温度35±2℃，消化池每1～2d排1次沼渣，污泥厌氧消化单元产生的沼气用于厌氧消化池的加热保温。

本发明的优点和积极效果是：

1.本发明采用臭氧消毒工艺作为亚硝化的前处理，消除了NOB、OHO和其他杂菌的不利影响，结合以纯培养AOB菌进行接种，利于实现稳定的亚硝化，降低了系统的控制难度。

2.本发明将污水处理的生物化学絮凝、臭氧消毒和厌氧氨氧化技术进行了有机耦合，不用再以控制出水氨氮浓度的策略抑制NOB，因此系统脱氮效率较高，出水TN能稳定达到一级A标准(GB18918-2002)。

3.本工艺系统在脱氮的同时，对污水中的有机能源进行了回收，而生物化学絮凝、亚硝化和厌氧氨氧化工艺单元动力消耗少，厌氧氨氧化脱氮无需外加碳源，因此系统的物耗能耗均较低。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，请参见图1，工艺特点为：先采用生物化学絮凝工艺单元对污水进行前处理，去除污水中大部分的有机物、SS和TP，降低碳氮比，控制系统中的OHO总量，实现污水和污泥的分离；然后对前处理排出的污水通过臭氧消毒工艺单元进行杀菌处理，同步对前处理排出的污泥通过污泥厌氧消化单元进行处理；然后对经过杀菌处理后的污水通过亚硝化工艺单元进行处理，将污水中的部分氨氮转化为亚硝酸盐氮；最后对经过亚硝化工艺单元处理后废水通过厌氧氨氧化工艺单元进行末端脱氮处理，使出水TN能稳定达到一级A标准。

具体为：经预处理后的城市污水先进入生物化学絮凝工艺单元的絮凝池，在絮凝池内投加絮凝剂对进水有机物和悬浮颗粒物进行化学絮凝，同时来自于沉淀池的回流污泥对进水有机物和悬浮颗粒物进行生物絮凝，完成絮凝的泥水混合液进入沉淀池进行泥水分离，经沉淀池处理后的城市污水再进入臭氧消毒池去除污水中的细菌，然后进入亚硝化池完成半短程硝化，最后进入厌氧氨氧化池自养脱氮后排出工艺系统。经生物化学絮凝工艺沉淀池分离的污泥进入中温厌氧消化池进行厌氧消化。

所述的生物化学絮凝工艺单元由絮凝池和沉淀池构成，可去除污水中60％～80％的COD、80％～90％的SS、75％～90％的TP和10％～25％的TN，为后续厌氧氨氧化工艺创造有利条件。该工艺段采用微曝气的工艺形式，设计和运行参数为：絮凝池污泥负荷为3～4kgBOD₅/(kgMLSS·d)，水力停留时间HRT为0.5～1h，SRT为0.3～1d，DO浓度为0.3～0.5mg/L，必要时投加PAM，投加浓度为0.1～0.5mg/L；沉淀池HRT为1.5～2.0h，污泥回流比为20～50％。

所述的臭氧消毒工艺设置的主要目的是对污水中的细菌产生杀伤力，破坏细菌的代谢和繁殖过程，消除OHO等其他杂菌对亚硝化和厌氧氨氧化过程的不利影响，对细菌的灭活率可达到95％以上。臭氧会在30～40min后自动还原成氧气，没有化学残留二次污染，不会对后续工艺中的微生物产生抑制。该工艺的设计和运行参数为：臭氧接触时间一般为30～45min，接触池深度约为10m，臭氧投加量为1～5mg/L。

所述的亚硝化工艺主要作用是将污水中约50％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，为后续厌氧氨氧化工艺提供满足要求的进水水质。工艺采用颗粒污泥或者悬浮填料富集AOB菌，为更好的抑制NOB菌，优选以纯培养的AOB菌进行接种，由于前处理消毒工艺已经将污水中的土著微生物和NOB等其他杂菌灭活，所以亚硝化较容易稳定维持，工艺对亚硝酸盐的累积率可以稳定维持在90％以上，出水亚硝酸盐/氨氮为1.0～1.4，基本满足后续厌氧氨氧化工艺的进水水质要求。该工艺段的设计和运行参数为：HRT为3～6h，DO为0.5～1.0mg/L，可采用连续曝气或者间歇曝气，pH为7.5～8.5，采用悬浮填料富集AOB时，投加填充比为20～40％。

所述的厌氧氨氧化工艺是最末端的处理单元，以厌氧消化污泥或反硝化污泥进行接种，采用颗粒污泥或者悬浮填料富集AAOB菌，90～120d可完成厌氧氨氧化系统的启动，工艺进水(亚硝化出水)中的氨氮和亚硝酸盐氮在AAOB菌的作用下完成脱氮过程。厌氧氨氧化工艺对TN的去除率为75～90％，出水TN能稳定达到一级A标准(GB18918-2002)。厌氧氨氧化工艺设计和运行参数为：HRT为6～10h，DO为0.2mg/L以下，采用悬浮填料富集AAOB时，投加填充比为20～40％。

所述的污泥厌氧消化单元是对生物化学絮凝工艺沉淀池排放的污泥进行中温厌氧消化。进入消化池的污泥吸附了进水中的大部分有机物，污泥有机质含量最高可达60～80％，对挥发性固体VSS去除率为40～50％，进行厌氧消化可获得较高的产气量，产生的沼气可用于厌氧消化池的加热保温。设计或运行控制参数为：消化池SRT为25～30d，维持系统温度35±2℃，消化池每1～2d排1次沼渣。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims

1.一种以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于，采用如下处理步骤：

S1采用生物化学絮凝工艺单元对污水进行前处理，去除污水中大部分的有机物、SS和TP，降低碳氮比，控制系统中的普通异养菌OHO总量，实现污水和污泥的分离；

S4对经过亚硝化工艺单元处理后废水通过厌氧氨氧化工艺单元进行末端脱氮处理，使出水TN能稳定达到一级A标准；

其中，亚硝化工艺单元采用纯培养的AOB菌进行接种，以悬浮填料富集AOB菌；亚硝化工艺单元的设计或运行控制参数为：HRT为3~6h，DO为0.5mg/L以下，悬浮填料投加填充比为20~40%；厌氧氨氧化工艺单元以厌氧消化污泥或反硝化污泥进行接种，以悬浮填料富集AAOB菌，90~120d可完成厌氧氨氧化系统的启动；厌氧氨氧化工艺单元的设计或运行控制参数为：HRT为6~10h，DO为0.2mg/L以下，悬浮填料投加填充比为20~40%。

2.根据权利要求1所述的以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于：生物化学絮凝工艺单元采用微曝气的工艺形式，设计和运行参数为：絮凝池污泥负荷为3~4 kg BOD₅/（kg MLSS∙d），HRT为0.5~1h，SRT为0.3~1d，DO浓度为0.3~0.5mg/L；沉淀池HRT为1.5~2.0h，污泥回流比为20~50%。

3.根据权利要求2所述的以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于：絮凝池中投加PAM，投加浓度为0.1~0.5mg/L。

4.根据权利要求1所述的以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于：臭氧消毒工艺单元的设计和运行参数为：臭氧接触时间为30~45min，接触池深度约为10m，臭氧投加量为1~5mg/L。

5.根据权利要求1所述的以亚硝化-厌氧氨氧化为核心的城市污水高效脱氮工艺，其特征在于：污泥厌氧消化单元采用单级中温厌氧消化工艺单元，设计或运行控制参数为：消化池SRT为20~30d，维持系统温度35±2℃，消化池每1~2d排1次沼渣，污泥厌氧消化单元产生的沼气用于厌氧消化池的加热保温。