CN113480084A - 一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统 - Google Patents

一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液处理方法及系统，采用预处理+厌氧氨氧化+深度脱氮MBR工艺+高级氧化+活性炭吸附的工艺，污泥干化液进入厌氧氨氧化脱氮系统，添加微量元素和营养盐使厌氧氨氧化菌富集，通过短程硝化‑厌氧氨氧化反应部分除氮，使用两级A/O深度脱氨后，通过臭氧催化氧化和活性炭过滤进行后续处理，出水可直接回用。本发明采用厌氧氨氧化耦合两级A/O工艺，利用污泥干化液水质特征，完成厌氧氨氧化菌的培养及富集，控制厌氧氨氧化进水温度，提高氨氧化反应速率，增加亚硝氮积累量，A/O工艺出水利用MBR平板膜高效截留污泥，节省二沉池占地，同时有效提高两级A/O系统中的污泥浓度，提高脱氮负荷，出水水质达到一级A的排放要求。

Description

一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统。
背景技术
随着城市和工业的发展，污泥作为污水处理的副产物，产量急剧增加。一般情况下，污水处理厂处理1万吨生活污水可产生含水率80％的污泥5-8吨，处理1万吨工业污水产生10-30吨污泥。分别按照7吨和20吨单位产出进行推算，则2020年我国城镇生活污泥产生量为4382万吨，工业污泥产生量为4000万吨，共计8382万吨。与污泥产量连续递增趋势相背，我国污泥无害化理率依然低下，大量污水厂采取直接倾倒或是简单填埋处置手段处理污泥，
截止2017年11月，污泥无害化处置率在45％左右，预估40％～50％污泥仍未经合法化的无害化处理处置，去向不明。
污泥是水处理过程中，微生物及其产生的菌胶团经混凝沉淀压缩后产生的高含水率固体，通常经过污水处理厂离心等脱水过程处理后的含水率为80％左右，这一类污泥目前越来越多的经过干化后，掺烧，最终达到综合治理这一目的。
工业污泥或生活污泥在干化系统内减量处置耦合焚烧发电的过程中产生污泥干化冷凝液(污泥干化液)，该污泥干化液温度经工艺调节后可降至40℃，简单沉淀后污泥干化液部分污染物指标如下：
表1：污泥干化液水质
Figure BDA0003091847420000011
通过热能传递，使污泥中水分蒸发，可以大幅度减少污泥体积，降低处置、转运、储存等成本，同时去除病原体。但是，污泥干化会产生大量的冷凝废水，主要包括干化工艺过程中产生的冷凝水和干燥降温过程产生的冷却水等。由于高温干化过程会使污泥中的微生物裂解，脂肪、蛋白质等大分子物质水解，释放大量挥发性物质，使得冷凝水中含有大量氨氮和挥发性脂肪酸等有机物。该污泥干化液的B/C较高，具有较好的可生化性。
该干化液水质特征为：低碳氮比、高B/C、高氨氮、含盐量低、毒性低。由于COD、氨氮含量较高，因此需要通过添加部分元素后经生化处理，才能够将此类特征污染物(主要是挥发性脂肪酸、氨氮)去除，而该水质C/N约为0.8-2之间，普通的A/O工艺虽然可以除去当中的COD、氨氮等，但由于其氨氮浓度高、C/N低，该工艺需要投加大量的碳源和碱度，其他生化工艺也存在如此问题。
综上所述，针对污泥干化处置工艺，核心问题在于解决污泥干化液的处理，针对以上污泥干化液的特征，亟需一种占地面积小、工艺流程短、运行成本低的污泥干化液处理工艺，对于污泥干化处置的推广有着重大的现实意义。
发明内容
本发明是为了解决目前污泥干化液低碳氮比、氨氮高、水量小、污染物浓度高，现有常规工艺需要添加大量碳源量并且需要较长的停留时间的问题，提供一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统，采用厌氧氨氧化耦合两级A/O工艺，利用污泥干化液水质特征，完成厌氧氨氧化菌的培养，控制厌氧氨氧化进水温度，提高反应效率，并且A/O工艺出水的过程中利用MBR平板膜高效截留污泥，节省二沉池占地，同时有效提高两级A/O系统中的污泥浓度，提高脱氮负荷，使本系统出水水质达到一级A的排放要求。
本发明提供一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，包括如下步骤：
短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统，添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生产富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，包括如下步骤：
S1、预处理：污泥干化液进入预处理系统加入PAC和PAM后，经曝气、吹脱除去部分悬浮物和油脂，得到预处理污泥干化液；
S2、短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：预处理污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统，通过添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生长富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液；
S3、A/O深度脱氮：部分脱氮液进入A/O高效深度脱氮系统在缺氧菌、好氧菌和投加的碳源作用下，通过硝化、反硝化反应，进一步脱氮，出水通过MBR膜过滤后得到脱氮液；
S4、后续处理：脱氮液进入后续处理系统去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水回用，污泥干化液的达标处理完成。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，步骤S2包括：
S21、温度调整：预处理污泥干化液进入冷却装置，控制出水温度并设置温度在线监测装置，得到控制温度污泥干化液，控制温度污泥干化液进入厌氧氨氧化反应池中；
S22、接种厌氧氨氧化菌和短程硝化菌：将厌氧氨氧化菌和短程硝化菌接种在厌氧氨氧化反应池中；
S23、微量元素和营养盐添加：在营养物质投加系统中加入水、微量元素浓缩液和营养盐得到营养液，并将营养液添加到厌氧氨氧化反应池中；
S24、控制pH值：向厌氧氨氧化反应池添加碱液调节pH值；
S25、短程硝化-厌氧氨氧化反应：在厌氧氨氧化反应池中，厌氧氨氧化菌以NO2 --N为电子受体，将NH4 +-N氧化成N2，去除控制温度污泥干化液中的氨氮和TN，得到部分除氮混合物；
S26、沉淀：部分除氮混合物进入厌氧氨氧化沉淀池，絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀，上清液即为部分脱氮液，沉淀回流至厌氧氨氧化反应池的进水口。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，步骤S23中，营养液包括如下一种或几种元素：P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Se、Co、Ni、Se。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，营养盐包括：KH2PO4、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O；
微量元素浓缩液包括：微量元素Ⅰ浓缩液和微量元素Ⅱ浓缩液；
微量元素Ⅰ浓缩液包括：EDTA和FeSO4；
微量元素Ⅱ浓缩液包括以下一种或几种物质：EDTA、ZnSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CuSO4·5H2O、Na2MoO4·2H2O、H3BO4、NiCl2·6H2O和NaSeO4·10H2O。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，
步骤S21中，出水温度为33-37℃；
步骤S22中，厌氧氨氧化菌附着在海绵填料上，述厌氧氨氧化反应池内部设置微生物悬浮球，海绵填料被包裹在微生物悬浮球当中；
短程硝化菌以絮体的形式悬浮在厌氧氨氧化反应池中，短程硝化菌通过直接接种城市污水处理二沉池的活性污泥进行培养获得；
步骤S24中，碱液为Na2CO3，pH为7.3-7.7；
步骤S25的反应方程式如下：
NH4 ++1.31NO2 -+0.066HCO2 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O步骤S25中的停留时间为大于48h。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，步骤S3包括：
S31、A1池脱氮：部分脱氮液进入缺氧池A1，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到一级缺氧出水；
S32、O1池脱氮：一级缺氧出水进入好氧池O1，控制pH在7.0-7.8之间，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，硝化菌发生硝化反应除氨氮，得到一级好氧出水，部分一级好氧出水通过硝化液回流管回流至缺氧池A1入口，回流比例为300-400％，部分一级好氧出水流出，；
S33、A2池脱氮：流出的一级好氧出水进入缺氧池A2，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到二级缺氧出水；
S34、O2池脱氮及过滤：二级缺氧出水进入二级辅助好氧生化池O2，控制pH在7.0-7.8，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，硝化菌发生硝化反应除氨氮，得到混合液，部分混合液通过硝化液回流管回流至缺氧池A2的入口，回流比例为300-400％，部分混合液通过硝化液回流管回流至缺氧池A1的入口，回流比例为300-400％，部分混合液经MBR膜组件过滤后，得到脱氮液和污泥，脱氮液流出，污泥进入污泥处理装置进行压缩处理。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，作为优选方式，步骤S1包括：
S11、调节：污泥干化液进入调节池进行缓冲，同时通过曝气使水质混合均匀并去除氨后进入高效沉淀池；
S12、沉淀：污泥干化液在高效沉淀池中形成沉淀去除悬浮物，上清液流入气浮一体机；
S13、气浮：上清液在气浮一体机中与PAC和/或PAM反应去除含油物质及质轻的悬浮物得到预处理后的污泥干化液；
步骤S4包括：
S41、臭氧催化氧化：脱氮液进入臭氧催化氧化塔，进一步处理通过生物氧化去除COD后进入活性炭滤池；
S42、活性炭过滤：脱氮液在活性炭滤池中通过活性炭过滤去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水可回用，污泥干化液的达标处理完成。
本发明提供一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，包括依次连接的预处理系统、厌氧氨氧化脱氮系统、A/O高效深度脱氮系统和后续处理系统；
预处理系统用于将污泥干化液进行缓冲并去部分悬浮物和油脂，厌氧氨氧化脱氮系统用于将污泥干化液通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮得到部分脱氮液，A/O高效深度脱氮系统用于将部分脱氮液通过硝化、反硝化反应进一步脱氮并过滤后得到脱氮液，后续处理系统用于将脱氮液出去COD和杂质。
本发明所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，作为优选方式，
厌氧氨氧化脱氮系统包括依次连接的冷却装置、厌氧氨氧化反应池、厌氧氨氧化沉淀池和与厌氧氨氧化反应池相连的营养物质投加系统；厌氧氨氧化反应池用于通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，冷却装置用于控制污泥干化液的温度以提高反应效率，营养物质投加系统用于向厌氧氨氧化沉淀池中投加营养盐和微量元素以使厌氧氨氧化菌生长富集，厌氧氨氧化沉淀池用于使絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀去除得到部分脱氮液；
预处理系统包括依次连接的调节池、高效沉淀池和气浮一体机，气浮一体机包括曝气搅拌系统，高效沉淀池包括PAC和/或PAM投放口；
A/O高效深度脱氮系统包括依次连接的缺氧池A1、好氧池O1、缺氧池A2、二级辅助好氧生化池O2和与二级辅助好氧生化池O2的排泥口相连的污泥处理装置，好氧池O1底部设置与缺氧池A1的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2底部设置与缺氧池A2的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2底部设置与缺氧池A1的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2的中上部设置MBR膜组件，膜组件为PVDF平板膜，缺氧池A2设置碳源投加装置和搅拌装置，好氧池O1和二级辅助好氧生化池O2设置溶解氧、pH在线监测装置。
后续处理系统包括依次相连的臭氧催化氧化塔和活性炭滤池。
本发明具有以下优点：
(1)采用厌氧氨氧化脱氮工艺处理污泥干化液，节省能耗和外加碳源。污泥干化液中氨氮、COD进水指标高，氨氮一般在600mg/L左右，COD在1500-2500mg/L，碳氮比远低于正常脱氮比例，氨氮及总氮的去除较困难，传统脱氮工艺需要消耗大量的碳源和碱度，同时产生大量的剩余污泥，并且由于传统脱氮负荷较低，现有的场地不能满足要求，能耗增加。本系统脱氮工艺采用“预处理+厌氧氨氧化+深度脱氮MBR工艺+高级氧化+活性炭吸附”组合工艺，利用污泥干化液水质特征，完成厌氧氨氧化菌的培养，利用该冷凝液较高的温度优势，将厌氧氨氧化反应温度控制在33-37℃，提高反应效率，降低NOB(亚硝氮氧化菌)的生物活性，A/O工艺出水的过程中利用MBR平板膜高效截留污泥，节省二沉池占地，保证最终出水达标，同时节省60％的曝气能耗，100％节省外加碳源，剩余污泥少，在高氨氮工艺废水处理生物脱氮工艺中，是目前国际最先进、低耗高效的脱氮工艺。
(2)降低污泥量、减少CO2排放。本工艺利用厌氧氨氧化菌生物特性，直接将污水中的氨氮转化为氮气，无需外加碳源的同时，污泥产量降低80～90％，CO2减排90％以上，大幅降低污水处理费用。
附图说明
图1为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法流程图；
图2为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法步骤S1流程图；
图3为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法步骤S2流程图；
图4为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法步骤S3流程图；
图5为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法步骤S4流程图；
图6为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统实施例4结构示意图；
图7为一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统实施例5结构示意图。
附图标记：
1、厌氧氨氧化脱氮系统；11、厌氧氨氧化反应池；12、冷却装置；13、营养物质投加系统；14、厌氧氨氧化沉淀池；2、预处理系统；21、调节池；22、高效沉淀池；23、气浮一体机；3、A/O高效深度脱氮系统；31、缺氧池A1；32、好氧池O1；33缺氧池A2；34、二级辅助好氧生化池O2；35、污泥处理装置；4、后续处理系统；41、臭氧催化氧化塔；42、活性炭滤池.。
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。
实施例1
一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，包括如下步骤：
短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统1，添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生产富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液。
实施例2
如图1所示，一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，包括如下步骤：
S1、预处理：污泥干化液进入预处理系统2加入PAC和PAM后，经曝气、吹脱除去部分悬浮物和油脂，得到预处理污泥干化液；
S2、短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：预处理污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统1，通过添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生长富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液；
S3、A/O深度脱氮：部分脱氮液进入A/O高效深度脱氮系统3在缺氧菌、好氧菌和投加的碳源作用下，通过硝化、反硝化反应，进一步脱氮，出水通过MBR膜过滤后得到脱氮液；
S4、后续处理：脱氮液进入后续处理系统4去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水回用，污泥干化液的达标处理完成。
实施例3
如图1所示，一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，包括如下步骤：
S1、预处理：污泥干化液进入预处理系统2加入PAC和PAM后，经曝气、吹脱除去部分悬浮物和油脂，得到预处理污泥干化液；
如图2所示，S11、调节：污泥干化液进入调节池21进行缓冲，同时通过曝气使水质混合均匀并去除氨后进入高效沉淀池22；
S12、沉淀：污泥干化液在高效沉淀池22中形成沉淀去除悬浮物，上清液流入气浮一体机23；
S13、气浮：上清液在气浮一体机23中与PAC和/或PAM反应去除含油物质及质轻的悬浮物得到预处理后的污泥干化液；
S2、短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：预处理污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统1，通过添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生长富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液；
如图3所示，S21、温度调整：预处理污泥干化液进入冷却装置12，控制出水温度并设置温度在线监测装置，得到控制温度污泥干化液，控制温度污泥干化液进入厌氧氨氧化反应池11中；出水温度为33-37℃；
S22、接种厌氧氨氧化菌和短程硝化菌：将厌氧氨氧化菌和短程硝化菌接种在厌氧氨氧化反应池11中；
厌氧氨氧化菌附着在海绵填料上，述厌氧氨氧化反应池11内部设置微生物悬浮球，海绵填料被包裹在微生物悬浮球当中；
短程硝化菌以絮体的形式悬浮在厌氧氨氧化反应池11中，短程硝化菌通过直接接种城市污水处理二沉池的活性污泥进行培养获得；
S23、微量元素和营养盐添加：在营养物质投加系统13中加入水、微量元素浓缩液和营养盐得到营养液，并将营养液添加到厌氧氨氧化反应池11中；
营养液包括如下一种或几种元素：P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Se、Co、Ni、Se；
营养盐包括：KH2PO4、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O；
微量元素浓缩液包括：微量元素Ⅰ浓缩液和微量元素Ⅱ浓缩液；
微量元素Ⅰ浓缩液包括：EDTA和FeSO4；
微量元素Ⅱ浓缩液包括以下一种或几种物质：EDTA、ZnSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CuSO4·5H2O、Na2MoO4·2H2O、H3BO4、NiCl2·6H2O和NaSeO4·10H2O；
S24、控制pH值：向厌氧氨氧化反应池11添加碱液调节pH值；碱液为Na2CO3，pH为7.3-7.7；
S25、短程硝化-厌氧氨氧化反应：在厌氧氨氧化反应池11中，厌氧氨氧化菌以NO2 --N为电子受体，将NH4 +-N氧化成N2，去除控制温度污泥干化液中的氨氮和TN，得到部分除氮混合物，停留时间为大于48h；
反应方程式如下：
NH4 ++1.31NO2 -+0.066HCO2 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
S26、沉淀：部分除氮混合物进入厌氧氨氧化沉淀池14，絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀出除，上清液即为部分脱氮液，沉淀回流至厌氧氨氧化反应池11的进水口。
S3、A/O深度脱氮：部分脱氮液进入A/O高效深度脱氮系统3在缺氧菌、好氧菌和投加的碳源作用下，通过硝化、反硝化反应，进一步脱氮，出水通过MBR膜过滤后得到脱氮液；
如图4所示，S31、A1池脱氮：部分脱氮液进入缺氧池A1 31，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到一级缺氧出水；
S32、O1池脱氮：一级缺氧出水进入好氧池O1 32，控制pH在7.0-7.8之间，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，硝化菌发生硝化反应除氨氮，得到一级好氧出水，部分一级好氧出水通过硝化液回流管回流至缺氧池A1 31入口，回流比例为300-400％，部分一级好氧出水流出，；
S33、A2池脱氮：流出的一级好氧出水进入缺氧池A2 33，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到二级缺氧出水；
S34、O2池脱氮及过滤：二级缺氧出水进入二级辅助好氧生化池O2 34，控制pH在7.0-7.8，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，硝化菌发生硝化反应除氮，得到混合液，部分混合液通过硝化液回流管回流至缺氧池A2 33的入口，回流比例为300-400％，部分混合液通过硝化液回流管回流至缺氧池A1 31的入口，回流比例为300-400％，部分混合液经MBR膜组件过滤后，得到脱氮液和污泥，脱氮液流出，污泥进入污泥处理装置35进行压缩处理；
S4、后续处理：脱氮液进入后续处理系统4去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水回用，污泥干化液的达标处理完成；
如图5所示，S41、臭氧催化氧化：脱氮液进入臭氧催化氧化塔41，进一步处理通过生物氧化去除COD后进入活性炭滤池42；
S42、活性炭过滤：脱氮液在活性炭滤池42中通过活性炭过滤去除COD、BOD5、浊度和色度，出水可回用，污泥干化液的达标处理完成。
实施例4
如图6所示，一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，其特征在于：包括依次连接的预处理系统2、厌氧氨氧化脱氮系统1、A/O高效深度脱氮系统3和后续处理系统4；
预处理系统2用于将污泥干化液进行缓冲并去部分悬浮物和油脂，厌氧氨氧化脱氮系统1用于将污泥干化液通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮得到部分脱氮液，A/O高效深度脱氮系统3用于将部分脱氮液通过硝化、反硝化反应进一步脱氮并过滤后得到脱氮液，后续处理系统4用于将脱氮液出去COD和杂质。
实施例5
如图7所示，一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，其特征在于：包括依次连接的预处理系统2、厌氧氨氧化脱氮系统1、A/O高效深度脱氮系统3和后续处理系统4；
预处理系统2用于将污泥干化液进行缓冲并去部分悬浮物和油脂，厌氧氨氧化脱氮系统1用于将污泥干化液通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮得到部分脱氮液，A/O高效深度脱氮系统3用于将部分脱氮液通过硝化、反硝化反应进一步脱氮并过滤后得到脱氮液，后续处理系统4用于将脱氮液出去COD和杂质；
厌氧氨氧化脱氮系统1包括依次连接的冷却装置12、厌氧氨氧化反应池11、厌氧氨氧化沉淀池14和与厌氧氨氧化反应池11相连的营养物质投加系统13；厌氧氨氧化反应池11用于通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，冷却装置12用于控制污泥干化液的温度以提高反应效率，营养物质投加系统13用于向厌氧氨氧化沉淀池14中投加营养盐和微量元素以使厌氧氨氧化菌生长富集，厌氧氨氧化沉淀池14用于使絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀去除得到部分脱氮液；
预处理系统2包括依次连接的调节池21、高效沉淀池22和气浮一体机23，气浮一体机23包括曝气搅拌系统，高效沉淀池22包括PAC和/或PAM投放口；
A/O高效深度脱氮系统3包括依次连接的缺氧池A1 31、好氧池O1 32、缺氧池A2 33和二级辅助好氧生化池O2 34和与二级辅助好氧生化池O2 34的排泥口相连的污泥处理装置35，好氧池O1 32底部设置与缺氧池A1 31的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2 34底部设置与缺氧池A2 33的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2 34底部设置与缺氧池A1 31的进水口相连的硝化液回流管，二级辅助好氧生化池O2 34的中上部设置MBR膜组件，膜组件为PVDF平板膜，缺氧池A2 33设置碳源投加装置和搅拌装置，好氧池O1 32和二级辅助好氧生化池O2 34设置溶解氧、pH在线监测装置；
后续处理系统4包括依次相连的臭氧催化氧化塔41和活性炭滤池42。
实施例5
如图1-7所示，一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法及系统，高效脱氮系统主要包括：调节池21、高效沉淀池22、气浮一体机23、厌氧氨氧化反应池11、厌氧氨氧化沉淀池14、A/O高效深度脱氮系统3、臭氧催化氧化塔41、活性炭滤池42和水质监测池。
由于污泥干化液水质波动较大，为了实现出水稳定，减少对生化系统的冲击，将调节池21的停留时间设置为48h，并配备穿孔曝气系统，保证水质均质的效果。
气浮一体机23设置PAC、PAM加药装置。
通过调节池21的曝气一方面能使水质混合均匀，另一方面通过吹脱的方式除去一部分的氨，高效沉淀池22去除水中大部分的悬浮物、气浮一体机23去除水中含油物质及质轻的悬浮物。
厌氧氨氧化脱氮系统1包含：营养物质投加系统13，冷却装置12，一体式的厌氧氨氧化反应池11，厌氧氨氧化沉淀池14。
由于该污泥干化液是污泥经高温蒸汽干化冷凝而成，因此具有温度高的特征，通过冷却装置12将进水温度控制在35±2℃范围内，有利于该污水在硝化过程中保持较高的氨氧化(AOB)速率，而抑制亚硝氮(NOB)速率，能够实现有效的亚硝氮积累，进而在反硝化过程中减少碳源的使用。
由于干化液属于蒸馏液，因此缺少微生物必须的微量元素，因此在水中投加的元素包含P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Se、Co、Ni、Se，具体投加营养盐如下：各营养盐的浓度分别为：KH2PO4、27mg/L，CaCl2·2H2O 136mg/L，MgSO4·7H2O 20mg/L，微量元素Ⅰ1ml/l和微量元素Ⅱ1.25ml/l，微量元素Ⅰ浓缩液组成为：EDTA 5000mg/L，FeSO45000mg/L，微量元素二的组成如下表所示。
微量元素Ⅱ浓缩液的组成
Composition of trace elementsⅡ
Figure BDA0003091847420000141
在厌氧氨氧化反应池11中，添加Na2CO3保持PH在7.3-7.7之间，溶解氧在0.1-0.3mg/L之间，厌氧氨氧化菌附着在海绵填料上，海绵填料被包微生物悬浮球当中，短程硝化菌以絮体的形式悬浮在反应池当中，温度控制在33-37摄氏度。有利于短程硝化反应。安装溶解氧、pH、氨氮、COD在线监测设备。
将已经附着厌氧氨氧化菌的海绵填料接种在厌氧氨氧化反应池11中，短程硝化菌直接接种市政二沉池的活性污泥进行培养。
短程硝化-厌氧氨氧化反应池停留时间在48h以上，保证短程硝化和厌氧氨氧化的充分反应。在厌氧氨氧化沉淀池14中，絮体氨氧化菌AOB及部分颗粒厌氧氨氧化菌发生沉淀，回流至短程硝化-厌氧氨氧化反应池前端，保证污泥的有效回流及富集。
短程硝化-厌氧氨氧化反应后经有效沉淀，出水氨氮低于30mg/L,总氮低于100mg/L,COD低于500mg/L,沉淀池上清液出水再进入A/O高效深度脱氮系统3，缺氧池A1 31设置碳源投加装置，在池底安装搅拌器，控制溶解氧在0.5mg/L以下，停留时间为24h。好氧池O1 32溶解氧保持在2.0-5.0mg/L，在好氧池32底部设置回流管，回流比为0-300％可以调节，通过阀门及在线流量计控回流量。好氧池O1 32进水位置设置碱度投加装置将PH控制在7.0-7.8之间，对温度进行在线监测，尽量保持温度在30摄氏度以上，有利于将硝化反应控制为短程硝化，减少后续碳源的投加，O1停留时间为24h。
混合液进入缺氧池A2 33对剩余的亚硝氮和硝态氮进一步反硝化处理，缺氧池A233设置碳源投加装置，在池底安装搅拌器，控制溶解氧在0.5mg/L以下，停留时间为24h。
二级辅助好氧生化池O2 34溶解氧保持在3.0-5.0mg/L，在二级辅助好氧生化池O234底部设置回流管，回流管连接方式为三通，进水一端连接二级辅助好氧生化池O2 34，出水一端连接缺氧池33A2，另一端连接缺氧池A1 31，回流比为0-500％可以调节，通过阀门及在线流量计控制回流量。二级辅助好氧生化池O2 34进水位置设置碱度投加装置将PH控制在7.0-7.8之间，对温度进行在线监测，尽量保持温度在30摄氏度以上，有利于将硝化反应控制为短程硝化，减少后续碳源的投加，二级辅助好氧生化池O2 34停留时间为24h。
A/O高效深度脱氮系统3中设置较大的回流比有利于稀释氨氮，保证硝化反应过程中氨氮≤150mg/L,较低游离氨能降低减少氨氮的抑制，并且能尽可能降低出水总氮。
二级辅助好氧生化池O2 34的中上部设置MBR膜组件，膜组件为PVDF平板膜，可以有效的进行泥水分离并且不会出现断丝缠绕的问题，保证出水SS的达标出水，并且可以替代二沉池，减小占地面积，污泥进入污泥处理装置35。
MBR出水进入臭氧催化氧化塔41，进一步处理通过生物氧化难以处理的COD、以及去除酚、氰等污染物质，进行水的脱色、除去水中铁、锰等金属离子，除异味和臭味，臭氧催化氧化装置设置三维电极，停留时间保持着0.5h左右。
臭氧催化氧化41出水进入活性炭滤池42，进一步处理水中的色度及剩余COD，保证出水达到一级A的排放标准
本实施例的具体技术路线为：
(1)污泥干化液厌氧氨氧化处理
Figure BDA0003091847420000151
将干化液投加微生物生长所需的宏量元素(P和S等)和微量元素(Mn和Zn等)进行一体式厌氧氨氧化处理，实现COD和氨氮的同步处理。
Figure BDA0003091847420000152
温度、碱度、pH、C/N、氨氮等影响因素对该工艺处理干化液
性能的影响
(2)一体式多级A/O工艺的MBR反应器处理厌氧氨氧化出
水技术研究
Figure BDA0003091847420000161
进水方式、A/O级数、DO等参数对于该工艺处理干化液处理出水性能的影响。
(3)针对于可能存在的部分难降解COD，利用电臭氧催化氧化进行进一步的处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：污泥干化液进行温度调整后进入厌氧氨氧化脱氮系统(1)，添加微量元素和营养盐以使厌氧氨氧化菌生产富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到部分脱氮液。
2.根据权利要求1所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、预处理：所述污泥干化液进入预处理系统(2)加入PAC和PAM后，经曝气、吹脱除去部分悬浮物和油脂，得到预处理污泥干化液；
S2、短程硝化-厌氧氨氧化脱氮：所述预处理污泥干化液进行温度调整后进入所述厌氧氨氧化脱氮系统(1)，通过添加所述微量元素和所述营养盐以使厌氧氨氧化菌生长富集，通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，得到所述部分脱氮液；
S3、A/O深度脱氮：所述部分脱氮液进入A/O高效深度脱氮系统(3)在缺氧菌、好氧菌和投加的碳源作用下，通过硝化、反硝化反应，进一步脱氮，出水通过MBR膜过滤后得到脱氮液；
S4、后续处理：所述脱氮液进入后续处理系统(4)去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水回用，所述污泥干化液的达标处理完成。
3.根据权利要求2所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：步骤S2包括：
S21、温度调整：所述预处理污泥干化液进入冷却装置(12)，控制出水温度并设置温度在线监测装置，得到控制温度污泥干化液，所述控制温度污泥干化液进入所述厌氧氨氧化反应池(11)中；
S22、接种厌氧氨氧化菌和短程硝化菌：将厌氧氨氧化菌和短程硝化菌接种在厌氧氨氧化反应池(11)中；
S23、微量元素和营养盐添加：在营养物质投加系统(13)中加入水、微量元素浓缩液和营养盐得到营养液，并将所述营养液添加到所述厌氧氨氧化反应池(11)中；
S24、控制pH值：向所述厌氧氨氧化反应池(11)添加碱液调节pH值；
S25、短程硝化-厌氧氨氧化反应：在所述厌氧氨氧化反应池(11)中，厌氧氨氧化菌以NO2 --N为电子受体，将NH4 +-N氧化成N2，去除所述控制温度污泥干化液中的氨氮和TN，得到部分除氮混合物；
S26、沉淀：所述部分除氮混合物进入厌氧氨氧化沉淀池(14)，絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀出除，上清液即为所述部分脱氮液，所述沉淀回流至所述厌氧氨氧化反应池(11)的进水口。
4.根据权利要求3所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：
步骤S23中，所述营养液包括如下一种或几种元素：P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Se、Co、Ni、Se。
5.根据权利要求4所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：
所述营养盐包括：KH2PO4、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O；
所述微量元素浓缩液包括：微量元素Ⅰ浓缩液和微量元素Ⅱ浓缩液；
所述微量元素Ⅰ浓缩液包括：EDTA和FeSO4；
所述微量元素Ⅱ浓缩液包括以下一种或几种物质：EDTA、ZnSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CuSO4·5H2O、Na2MoO4·2H2O、H3BO4、NiCl2·6H2O和NaSeO4·10H2O。
6.根据权利要求3所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：
步骤S21中，所述出水温度为33-37℃；
步骤S22中，所述厌氧氨氧化菌附着在海绵填料上，所述述厌氧氨氧化反应池(11)内部设置微生物悬浮球，所述海绵填料被包裹在所述微生物悬浮球当中；
所述短程硝化菌以絮体的形式悬浮在所述厌氧氨氧化反应池(11)中，所述短程硝化菌通过直接接种城市污水处理二沉池的活性污泥进行培养获得；
步骤S24中，所述碱液为Na2CO3，所述pH为7.3-7.7；
步骤S25的反应方程式如下：
NH4 ++1.31NO2 -+0.066HCO2 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
步骤S25中的停留时间为大于48h。
7.根据权利要求1所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：
步骤S3包括：
S31、A1池脱氮：所述部分脱氮液进入缺氧池A1(31)，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到一级缺氧出水；
S32、O1池脱氮：所述一级缺氧出水进入好氧池O1(32)，控制pH在7.0-7.8之间，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，硝化菌发生硝化反应除氨氮，得到一级好氧出水，部分所述一级好氧出水通过硝化液回流管回流至所述缺氧池A1(31)入口，回流比例为300-400％，部分一级好氧出水流出；
S33、A2池脱氮：流出的所述一级好氧出水进入缺氧池A2(33)，投加碳源并控制搅拌速度来控制溶解氧浓度，使所述反硝化菌发生反硝化反应除氮，得到二级缺氧出水；
S34、O2池脱氮及过滤：所述二级缺氧出水进入二级辅助好氧生化池O2(34)，控制pH在7.0-7.8，保持温度在30℃以上，停留时间大于24h，所述硝化菌发生硝化反应除氨氮，得到混合液，部分所述混合液通过硝化液回流管回流至所述缺氧池A2(33)的入口，回流比例为300-400％，部分所述混合液通过硝化液回流管回流至所述缺氧池A1(31)的入口，回流比例为300-400％，部分所述混合液经MBR膜组件过滤后，得到所述脱氮液和污泥，所述脱氮液流出，所述污泥进入污泥处理装置(35)进行压缩处理。
8.根据权利要求1所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理方法，其特征在于：步骤S1包括：
S11、调节：所述污泥干化液进入调节池(21)进行缓冲，同时通过曝气使水质混合均匀并去除氨后进入高效沉淀池(22)；
S12、沉淀：所述污泥干化液在所述高效沉淀池(22)中形成沉淀去除悬浮物，上清液流入气浮一体机(23)；
S13、气浮：所述上清液在所述气浮一体机(23)中与PAC和/或PAM反应去除含油物质及质轻的悬浮物得到预处理后的污泥干化液；
步骤S4包括：
S41、臭氧催化氧化：所述脱氮液进入臭氧催化氧化塔(41)，进一步处理通过生物氧化去除COD后进入活性炭滤池(42)；
S42、活性炭过滤：所述脱氮液在所述活性炭滤池(42)中通过活性炭过滤去除COD、BOD5、浊度、色度和TDS，出水可回用，污泥干化液的达标处理完成。
9.一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，其特征在于：包括依次连接的预处理系统(2)、厌氧氨氧化脱氮系统(1)、A/O高效深度脱氮系统(3)和后续处理系统(4)；
所述预处理系统(2)用于将污泥干化液进行缓冲并去部分悬浮物和油脂，所述厌氧氨氧化脱氮系统(1)用于将所述污泥干化液通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮得到部分脱氮液，所述A/O高效深度脱氮系统(3)用于将所述部分脱氮液通过硝化、反硝化反应进一步脱氮并过滤后得到脱氮液，所述后续处理系统(4)用于将所述脱氮液出去COD和杂质。
10.根据权利要求9所述的一种高氨氮、低碳氮比污泥干化液达标处理系统，其特征在于：
所述厌氧氨氧化脱氮系统(1)包括依次连接的冷却装置(12)、厌氧氨氧化反应池(11)、厌氧氨氧化沉淀池(14)和与所述厌氧氨氧化反应池(11)相连的营养物质投加系统(13)；所述厌氧氨氧化反应池(11)用于通过短程硝化-厌氧氨氧化反应部分除氮，所述冷却装置(12)用于控制所述污泥干化液的温度以提高反应效率，所述营养物质投加系统(13)用于向所述厌氧氨氧化沉淀池(14)中投加营养盐和微量元素以使厌氧氨氧化菌生长富集，所述厌氧氨氧化沉淀池(14)用于使絮体厌氧氨氧化菌及部分颗粒厌氧氨氧化菌沉淀去除得到部分脱氮液；
所述预处理系统(2)包括依次连接的调节池(21)、高效沉淀池(22)和气浮一体机(23)，所述气浮一体机(23)包括曝气搅拌系统，所述高效沉淀池(22)包括PAC和/或PAM投放口；
所述A/O高效深度脱氮系统(3)包括依次连接的缺氧池A1(31)、好氧池O1(32)、缺氧池A2(33)、二级辅助好氧生化池O2(34)和与所述二级辅助好氧生化池O2(34)的排泥口相连的污泥处理装置(35)，所述好氧池O1(32)底部设置与所述缺氧池A1(31)的进水口相连的硝化液回流管，所述二级辅助好氧生化池O2(34)底部设置与所述缺氧池A2(33)的进水口相连的硝化液回流管，所述二级辅助好氧生化池O2(34)底部设置与所述缺氧池A1(31)的进水口相连的硝化液回流管，所述二级辅助好氧生化池O2(34)的中上部设置MBR膜组件，所述膜组件为PVDF平板膜，所述缺氧池A2(33)设置碳源投加装置和搅拌装置，所述好氧池O1(32)和所述二级辅助好氧生化池O2(34)设置溶解氧、pH在线监测装置；
所述后续处理系统(4)包括依次相连的臭氧催化氧化塔(41)和活性炭滤池(42)。
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