CN113173641A - 一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺 - Google Patents

一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体公开了一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，该工艺可利用剩余污泥厌氧消化产生的上清液进行厌氧氨氧化菌的旁侧富集培养，定期向生化系统给反应区内投加厌氧氨氧化菌种，利用短程硝化及短程反硝化作用形成的亚硝态氮进行厌氧氨氧化自养脱氮，该工艺不仅解决了现有市政污水碳源不足的问题，而且可将污水处理厂产生的剩余污泥进行资源化、减量化处理，减少污水处理厂在运行过程中的碳排放量，实现碳中和。

Description

一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺。
背景技术
污水处理是指为改变污水性质，使其对环境水域不产生危害而采取的措施，市政污水处理一般分为三级：一级处理，系应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵；二级处理，系应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质；三级处理，系应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等，去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等。
由于城市人口的增加，以及生活水平的提高，市政污水的量越来越大，为此我们提出一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，不仅可以解决现有市政污水碳源不足的问题，而且还可以将污水处理厂产生的剩余污泥进行资源化、减量化处理，减少污水处理厂在运行过程中的碳排放量，实现碳中和。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，该工艺可利用剩余污泥厌氧消化产生的上清液进行厌氧氨氧化菌的旁侧富集培养，定期向生化系统给反应区内投加厌氧氨氧化菌种，利用短程硝化及短程反硝化作用形成的亚硝态氮
Figure BDA0003006955590000011
进行厌氧氨氧化自养脱氮，不仅解决了现有市政污水碳源不足的问题，而且可将污水处理厂产生的剩余污泥进行资源化、减量化处理，减少污水处理厂在运行过程中的碳排放量，实现碳中和，本发明提供如下技术方案：
一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，具体工艺步骤如下：
S1、市政污水经组合格栅去除固体废弃物，经沉砂池去除无机颗粒物后进入生化系统；
S2、经预处理后的污水进入厌氧池，厌氧池采用MBBR工艺，投加厌氧生物填料，其中泥龄较短的聚磷菌主要生长于絮体污泥中，泥龄较长的厌氧氨氧化菌主要生长于生物膜中；
S3、经充分释磷后的污水进入缺氧池，缺氧池采用MBBR工艺，投加缺氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜中；
S4、经缺氧区后的污水进入好氧池，好氧池采用MBBR工艺，投加好氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜内层；
S5、好氧池出水进入二沉池，经沉淀后进入后续深度处理系统，经深度处理后达标排放。
S6、污泥发酵上清液经培菌池利用后仍含较高浓度的氮污染物，培菌池出水进入生化池厌氧区，进一步进行自养脱氮；
S7、培菌池采用MBBR工艺，培菌池内培养富集的富含厌氧氨氧化菌的填料定期投放至生化池各反应区，为生化池补充厌氧氨氧化菌种，提高生化池自养脱氮的能力。
优选的，首先，回流污泥中少量的硝态氮
Figure BDA0003006955590000021
在短程反硝化菌的作用下利用污水中的有机物进行短程反硝化，生成亚硝态氮
Figure BDA0003006955590000022
随后再利用污水中的氨氮
Figure BDA0003006955590000023
进行厌氧氨氧化作用，在厌氧区初始阶段利用自养脱氮去除一部分的总氮，然后，厌氧池内的聚磷菌利用污水中的有机物进行厌氧释磷。
优选的，由好氧池回流的硝化液中的少量硝态氮在此区域内一部分经短程反硝化-厌氧氨氧化作用去除，一部分则经全程反硝化去除。
优选的，经缺氧区处理后污水中主要污染物为氨氮，这部分氨氮首先在生物膜外层氨氧化菌的作用下氧化为亚硝态氮，随后与剩余的氨氮进入生物膜内层进行厌氧氨氧化反应进行自养脱氮，生成的少量硝态氮与亚硝酸盐氧化菌氧化生成的少量硝态氮一同经硝化液回流进入缺氧区进行脱氮，从而实现生化系统全流程自养脱氮。
优选的，二沉池底部沉积污泥一部分经污泥回流泵回流至厌氧池维持生化系统生物浓度，另一部分进入污泥厌氧消化系统，经厌氧消化进行资源化、减量化，厌氧消化产生的沼气经沼气收集系统收集并经沼气净化系统处理后进行能源再利用，可用于沼气发电或供暖，污泥消化上清液进入培菌池，用于厌氧氨氧化菌的培养(污泥消化上清液中富含氨氮，浓度可达1000-2000mg/L，可为厌氧氨氧化菌的生长提供充足的基质，且高浓度的氨氮可形成较高浓度的游离氨(FA)，对亚硝酸盐氧化菌具有抑制作用，更有利于厌氧氨氧化作用的进行)。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，具备以下有益效果：
1、采用全流程厌氧氨氧化自养脱氮工艺，可降低生化池的占地面积，降低污水处理系统的能耗，无需投加外碳源，进而大大降低运行费用；
2、采用旁侧富集菌种的的方式，可为主流生化系统提供稳定的厌氧氨氧化菌种，保证生化系统厌氧氨氧化的稳定运行；
3、旁侧培菌池采用污泥消化上清液作为营养液，大大降低菌种培养的成本，培菌池亦可消纳其他含高浓度氨氮的工业废水；
4、采用污泥厌氧消化进行能源回收，可大大降低污水处理厂运行过程中的碳排放量，生化系统进行自养脱氮同样可大大降低碳排放量，两者结合可实现污水处理厂的碳中和。
附图说明
图1为本发明一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，具体工艺步骤如下：
S1、市政污水经组合格栅去除固体废弃物，经沉砂池去除无机颗粒物后进入生化系统；
S2、经预处理后的污水进入厌氧池，厌氧池采用MBBR工艺，投加厌氧生物填料，其中泥龄较短的聚磷菌主要生长于絮体污泥中，泥龄较长的厌氧氨氧化菌主要生长于生物膜中；
S3、经充分释磷后的污水进入缺氧池，缺氧池采用MBBR工艺，投加缺氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜中；
S4、经缺氧区后的污水进入好氧池，好氧池采用MBBR工艺，投加好氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜内层；
S5、好氧池出水进入二沉池，经沉淀后进入后续深度处理系统，经深度处理后达标排放。
S6、污泥发酵上清液经培菌池利用后仍含较高浓度的氮污染物，培菌池出水进入生化池厌氧区，进一步进行自养脱氮；
S7、培菌池采用MBBR工艺，培菌池内培养富集的富含厌氧氨氧化菌的填料定期投放至生化池各反应区，为生化池补充厌氧氨氧化菌种，提高生化池自养脱氮的能力。
进一步的，首先，回流污泥中少量的硝态氮
Figure BDA0003006955590000051
在短程反硝化菌的作用下利用污水中的有机物进行短程反硝化，生成亚硝态氮
Figure BDA0003006955590000052
随后再利用污水中的氨氮
Figure BDA0003006955590000053
进行厌氧氨氧化作用，在厌氧区初始阶段利用自养脱氮去除一部分的总氮，然后，厌氧池内的聚磷菌利用污水中的有机物进行厌氧释磷。
进一步的，由好氧池回流的硝化液中的少量硝态氮在此区域内一部分经短程反硝化-厌氧氨氧化作用去除，一部分则经全程反硝化去除。
进一步的，经缺氧区处理后污水中主要污染物为氨氮，这部分氨氮首先在生物膜外层氨氧化菌的作用下氧化为亚硝态氮，随后与剩余的氨氮进入生物膜内层进行厌氧氨氧化反应进行自养脱氮，生成的少量硝态氮与亚硝酸盐氧化菌氧化生成的少量硝态氮一同经硝化液回流进入缺氧区进行脱氮，从而实现生化系统全流程自养脱氮。
进一步的，二沉池底部沉积污泥一部分经污泥回流泵回流至厌氧池维持生化系统生物浓度，另一部分进入污泥厌氧消化系统，经厌氧消化进行资源化、减量化，厌氧消化产生的沼气经沼气收集系统收集并经沼气净化系统处理后进行能源再利用，可用于沼气发电或供暖，污泥消化上清液进入培菌池，用于厌氧氨氧化菌的培养(污泥消化上清液中富含氨氮，浓度可达1000-2000mg/L，可为厌氧氨氧化菌的生长提供充足的基质，且高浓度的氨氮可形成较高浓度的游离氨(FA)，对亚硝酸盐氧化菌具有抑制作用，更有利于厌氧氨氧化作用的进行)。
综上所述，该工艺可利用剩余污泥厌氧消化产生的上清液进行厌氧氨氧化菌的旁侧富集培养，定期向生化系统给反应区内投加厌氧氨氧化菌种，利用短程硝化及短程反硝化作用形成的亚硝态氮
Figure BDA0003006955590000054
进行厌氧氨氧化自养脱氮，不仅解决了现有市政污水碳源不足的问题，而且可将污水处理厂产生的剩余污泥进行资源化、减量化处理，减少污水处理厂在运行过程中的碳排放量，实现碳中和。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：
S1、市政污水经组合格栅去除固体废弃物，经沉砂池去除无机颗粒物后进入生化系统；
S2、经预处理后的污水进入厌氧池，厌氧池采用MBBR工艺，投加厌氧生物填料，其中泥龄较短的聚磷菌主要生长于絮体污泥中，泥龄较长的厌氧氨氧化菌主要生长于生物膜中；
S3、经充分释磷后的污水进入缺氧池，缺氧池采用MBBR工艺，投加缺氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜中；
S4、经缺氧区后的污水进入好氧池，好氧池采用MBBR工艺，投加好氧生物填料，厌氧氨氧化菌富集生长于生物膜内层；
S5、好氧池出水进入二沉池，经沉淀后进入后续深度处理系统，经深度处理后达标排放。
S6、污泥发酵上清液经培菌池利用后仍含较高浓度的氮污染物，培菌池出水进入生化池厌氧区，进一步进行自养脱氮；
S7、培菌池采用MBBR工艺，培菌池内培养富集的富含厌氧氨氧化菌的填料定期投放至生化池各反应区，为生化池补充厌氧氨氧化菌种，提高生化池自养脱氮的能力。
2.根据权利要求1所述的一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，其特征在于：S2工作原理为：首先，回流污泥中少量的硝态氮在短程反硝化菌的作用下利用污水中的有机物进行短程反硝化，生成亚硝态氮，随后再利用污水中的氨氮进行厌氧氨氧化作用，在厌氧区初始阶段利用自养脱氮去除一部分的总氮，然后，厌氧池内的聚磷菌利用污水中的有机物进行厌氧释磷。
3.根据权利要求1所述的一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，其特征在于：S3工作原理为：由好氧池回流的硝化液中的少量硝态氮在此区域内一部分经短程反硝化-厌氧氨氧化作用去除，一部分则经全程反硝化去除。
4.根据权利要求1所述的一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，其特征在于：S4工作原理为：经缺氧区处理后污水中主要污染物为氨氮，这部分氨氮首先在生物膜外层氨氧化菌的作用下氧化为亚硝态氮，随后与剩余的氨氮进入生物膜内层进行厌氧氨氧化反应进行自养脱氮，生成的少量硝态氮与亚硝酸盐氧化菌氧化生成的少量硝态氮一同经硝化液回流进入缺氧区进行脱氮，从而实现生化系统全流程自养脱氮。
5.根据权利要求1所述的一种基于旁侧富集实现全流程厌氧氨氧化的深度脱氮工艺，其特征在于：S5工作原理为：二沉池底部沉积污泥一部分经污泥回流泵回流至厌氧池维持生化系统生物浓度，另一部分进入污泥厌氧消化系统，经厌氧消化进行资源化、减量化，厌氧消化产生的沼气经沼气收集系统收集并经沼气净化系统处理后进行能源再利用，可用于沼气发电或供暖，污泥消化上清液进入培菌池，用于厌氧氨氧化菌的培养,其中污泥消化上清液中富含氨氮，浓度可达1000-2000mg/L，可为厌氧氨氧化菌的生长提供充足的基质，且高浓度的氨氮可形成较高浓度的游离氨，对亚硝酸盐氧化菌具有抑制作用，更有利于厌氧氨氧化作用的进行。
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