一种用序批式反应器联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法与流程

本发明涉及一种基于联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法，属于污泥减量技术领域。在脱氮反应器中通过异养菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌的共同作用实现城市污水的有机物及总氮去除；同时，在旁侧密闭厌氧发酵反应器中通过水解酸化菌、产氢产甲烷菌对脱氮反应器剩余污泥直接进行厌氧发酵，产生vfa，并当碳源头驾到脱氮反应器，在脱氮的同时，实现污泥减量及产能。本技术适用于城市污水深度脱氮及污泥减量。

背景技术：

生物脱氮的一般过程为将氨氮氧化为硝态氮或亚硝态氮，产生的硝态氮可以通过反硝化去除，产生的亚硝态氮可以通过厌氧氨氧化与反硝化过程去除，无论用哪种方式都需要异养反硝化菌的参与，这也同时突出了我国市政污水的一大特点——碳源严重不足。因此为了解决以上问题，我国的市政污水处理厂一般采用投加外碳源，如甲醇等方式来强化脱氮除磷效果，而这些方式会大大增加污水处理成本，并且产生大量剩余污泥，增加了污泥处理费用。目前已有研究证明可以通过污泥发酵产生挥发性脂肪酸，本发明提供一种办法，利用序批式反应器将剩余污泥进行碱性厌氧发酵产酸，并作为碳源进行回用，实现低碳氮比城市污水高效节能脱氮。

另外，我国污水处理中污泥的处置也是一大难题，传统污泥处理过程包括消化、脱水、干化和焚烧等，其费用占整个污水厂建设和运营费用的40％-50％。本身剩余污泥中富含有机物和氨氮，但是目前国内污水厂对污泥和污水的处理大多采用分开处理，造成的能源的极大浪费，而且处理不当容易对环境造成污染。

因此，将城市污水生物脱氮反应器与污泥厌氧发酵罐连接，生物脱氮反应器剩余污泥直接排入厌氧发酵罐进行厌氧发酵，并回流部分污泥发酵产物至生物脱氮工艺作为碳源，既解决了污泥处置问题，又可以实现污水脱氮。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决城市生活污水生物脱氮反应器剩余污泥处理、减量的问题，提出了一种用序批式反应器联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法。该方法主要在脱氮反应器完成生活污水的总氮去除，好氧阶段通过硝化作用将nh4⁺-n氧化为no3^--n、no2^--n，缺氧阶段通过反硝化作用以有机物为电子供体将no3^--n、no2^--n还原为n2，从而达到将氮从污水中去除的目的；同时，将脱氮反应器沉淀后的剩余污泥直接排入旁侧密闭反应器进行厌氧发酵，并回流等体积的污泥发酵产物至生物脱氮反应器。最终实现生活污水脱氮反应器的深度脱氮及剩余污泥的减量化，且产生部分能源气体ch4。

本发明提供一种用序批式反应器联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法，其特征在于：设有城市生活污水原水水箱(1)、进水泵(6)、脱氮反应器(2)、曝气泵(5)、排泥泵(14)、污泥回流泵(15)、污泥发酵反应器(4)；所述原水水箱(1)为一开口箱体，通过进水泵(6)与脱氮反应器(2)相连；曝气泵(5)通过流量计(7)与脱氮反应器(2)中的曝气盘(8)相连，流量计(7)负责控制气体流量大小；脱氮反应器(2)为sbr反应器，反应器中部设有搅拌器(9)，并插有ph探头(10)、do探头(11)，探头连接水质分析测定仪(12)；出水通过电动排水阀(13)与出水箱(3)相连；剩余污泥通过排泥泵(15)进入污泥发酵反应器(4)；所述污泥发酵反应器(4)为一密闭式反应器，设有密封盖，密封盖上设有气体收集管(22)，通过u型管与气体收集盒(23)相连，并连接便携式气体分析仪(24)检测反映其气体产量；污泥发酵反应器(4)采用加热磁力搅拌器(20)进行加热及搅拌，通过温度传感器(17)检测控制温度，此外污泥发酵反应器器壁插有ph探头(18)与水质分析测定仪(19)相连，平时通过加药口(21)调节ph；污泥发酵反应器(4)通过污泥回流泵(15)，将污泥发酵混合液送入脱氮反应器(2)；

本发明提供一种用序批式反应器联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)系统启动：去水厂曝气池出水总氮小于15mg/l的活性污泥，加入到脱氮反应器中，投加后活性污泥浓度mlss为3500-4000mg/l；同时取污水处理厂厌氧发酵罐污泥，加入到污泥发酵反应器中，投加后反应器内活性污泥浓度mlss在8000-10000mg/l；

2)运行时调节操作如下：

(1)脱氮反应器以间歇方式运行，运行时序依次为：进水，此阶段进水体积为反映其有效容积的50％；曝气2-6h，维持溶解氧为2-3mg/l；通过污泥回流泵将部分污泥发酵液输入反应器中，缺氧搅拌2h；沉淀1h；排水，排水量为反应器有效容积的50％；排泥；闲置；该系统的污泥龄维持在20-25d；

(2)污泥发酵反应器也为间歇式运行方式，运行时序依次为：进泥、搅拌、排泥；系统污泥龄维持在8～15d；进泥为脱氮反应器的排泥，直接由排泥泵打入，排泥量同进泥量相等，直接由污泥回流泵输送至脱氮反应器；污泥发酵反应器为中温发酵，温度维持在35±0.5℃；并在线监测反应ph，维持ph在10±0.5。

技术原理：

本发明技术原理主要在脱氮反应器完成生活污水的总氮去除，好氧阶段通过硝化作用将nh4⁺-n氧化为no3^--n、no2^--n，缺氧阶段通过反硝化作用以有机物为电子供体将no3^--n、no2^--n还原为n2，从而达到将氮从污水中去除的目的；同时，将脱氮反应器沉淀后的剩余污泥直接排入旁侧密闭反应器进行厌氧发酵，并回流等体积的污泥发酵产物至生物脱氮反应器充当碳源。

本发明一种基于污泥厌氧发酵强化生物脱氮及污泥减量的装置和方法与传统的污水脱氮工艺相比有如下优点：

1、污水生物脱氮反应器剩余污泥直接排入污泥厌氧发酵反应器内进行厌氧发酵，实现深度脱氮的同时，实现了剩余污泥的减量化与稳定化。

2、污泥厌氧发酵液无需单独进行处理，直接回流至脱氮反应器处理。

3、利用污泥发酵液作为碳源，无需外加碳源。

附图说明

图1是本发明装置示意图。

具体实施方式

结合附图1对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种用序批式反应器联合污泥发酵实现生活污水脱氮及污泥减量的方法，其特征在于：设有城市生活污水原水水箱(1)、进水泵(6)、脱氮反应器(2)、曝气泵(5)、排泥泵(14)、污泥回流泵(15)、污泥发酵反应器(4)；所述原水水箱(1)为一开口箱体，通过进水泵(6)与脱氮反应器(2)相连；曝气泵(5)通过流量计(7)与脱氮反应器(2)中的曝气盘(8)相连，流量计(7)负责控制气体流量大小；脱氮反应器(2)为sbr反应器，反应器中部设有搅拌器(9)，并插有ph探头(10)、do探头(11)，探头连接水质分析测定仪(12)；出水通过电动排水阀(13)与出水箱(3)相连；剩余污泥通过排泥泵(15)进入污泥发酵反应器(4)；所述污泥发酵反应器(4)为一密闭式反应器，设有密封盖，密封盖上设有气体收集管(22)，通过u型管与气体收集盒(23)相连，并连接便携式气体分析仪(24)检测反映其气体产量；污泥发酵反应器(4)采用加热磁力搅拌器(20)进行加热及搅拌，通过温度传感器(17)检测控制温度，此外污泥发酵反应器器壁插有ph探头(18)与水质分析测定仪(19)相连，平时通过加药口(21)调节ph；污泥发酵反应器(4)通过污泥回流泵(15)，将污泥发酵混合液送入脱氮反应器(2)。

具体试验用原水取自北京工业大学家属区生活污水化粪池，其水质指标如下：cod为80-180mg/l；nh4⁺-n为45-69mg/l，no2^--n<0.5mg/l，no3^--n<0.1mg/l。试验系统如图1所示，主要有原水水箱、sbr脱氮反应器和污泥厌氧发酵反应器。sbr脱氮反应器有效容积为10l，污泥厌氧发酵反应器有效容积为3l。

具体操作方法如下：

1)系统启动：去水厂曝气池出水总氮小于15mg/l的活性污泥，加入到脱氮反应器中，投加后活性污泥浓度mlss为4000mg/l；同时取实验室小试厌氧发酵罐污泥，加入到污泥发酵反应器中，投加后反应器内活性污泥浓度mlss在10000mg/l；

2)运行时调节操作如下：

(1)脱氮反应器以间歇方式运行，运行时序依次为：进水10min，此阶段进水体积为反映其有效容积的50％；曝气4h，维持溶解氧为2-3mg/l；通过污泥回流泵将部分污泥发酵液200ml输入反应器中，缺氧搅拌2h；沉淀1h；排水10min，排水量为反应器有效容积的50％；排泥200ml；闲置；该系统的污泥龄维持在20d；

(2)污泥发酵反应器也为间歇式运行方式，运行时序依次为：进泥、搅拌、排泥；系统污泥龄维持在12d；进泥为脱氮反应器的排泥，直接由排泥泵打入，排泥量同进泥量相等，直接由污泥回流泵输送至脱氮反应器；污泥发酵反应器为中温发酵，温度维持在35±0.5℃；并在线监测反应ph，维持ph在10±0.5。

连续试验结果表明：运行稳定后，脱氮反应器出水tn<15mg/l、cod<50mg/l。整个系统污泥浓度mlss稳定维持在2500～3000mg/l之间，剩余污泥减量达50％以上。污泥厌氧发酵反应器每天产生约200mgcod/l的vfa，并且产生了能源气体ch4。实现了强化深度脱氮及污泥减量，提高能量的目的。