一种通过a/o生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的一种通过A/0生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的 方法，属于污水处理技术领域，是一种实现低C/N的城市生活污水深度脱氮的行之有效的 方法。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，水中氮等营养元素引起的富营养化问题日益严重，成为水污染治理 的重点和难点；同时，随着世界各国污水排放标准的不断提高，许多新建、现存及改造的污 水处理厂都面临着更严格的氮排放标准，也就是面临着如何使生物脱氮工艺设计、运行更 合理化、科学化而达到排放标准的问题。
[0003] 废水中氮的去除方法有物理法、化学法和生物法三种，而生物法脱氮又被公认为 是一种经济、有效和最有发展前途的方法之一。目前，废水的脱氮处理大多采用活性污泥生 物处理法。现有的活性污泥法采用的传统硝化反硝化技术存在诸多弊端：比如污泥龄矛盾、 碳源竞争矛盾，能耗高，处理效率低等问题；同时，活性污泥法运行过程中，若管理不当极易 出现污泥膨胀、污泥解体、污泥上浮及泡沫问题，从而导致处理效果不佳，出水水质不达标； 此外，活性污泥法处理生活污水，会产生大量的剩余污泥，目前污泥的处理是一大难题，不 仅处理费用高，而且处置不当会引起二次污染。在氮素污染日趋严重以及治理费用不堪重 负的双重压力下，世界各国纷纷加大了对生物脱氮的研究力度，研究和开发高效、经济的 污水生物脱氮新工艺成为当前研究的核心和热点。
[0004] 生物膜法是通过附着在填料表面生长和增殖的细菌等微生物，形成膜状活性生 物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的营养物质的生物处理方法。与活性污泥法相比， 生物膜法具有操作管理方便、运行费用低廉、微生物多样化、微生物量高的特点，对进水的 水质与水量变化有着很强的适应能力，克服了活性污泥法中污泥丝状膨胀的缺点，剩余污 泥产量低，节省了污泥处理费用。由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间与水力 停留时间无关，因此世代周期长、增值速度较慢的厌氧氨氧化菌、硝化菌等微生物能够在填 料上附着生长繁殖，提高处理工艺的硝化和脱氮效果。
[0005] 从生物脱氣途径【硝化过程：NH4+- NO 2 - NO 3 ;反硝化过程： NO3 - NO 2 - NO - N 20 - N2】上分析，可以发现：通过控制适宜的运彳丁条件，NO2积累不仅 发生短程硝化过程中，而且在反硝化过程中也能实现NO 2积累。已有研究表明：相对于短 程硝化而言，部分反硝化（NO3还原过程控制在NO2阶段）不受DO的影响，更容易稳定的实 现较高的NO 2积累，并且反应过程控制简单，而且在实际污水处理反硝化过程中NO 2积累 的出现十分普遍，特别在处理低C/N比生活污水的反硝化过程中更容易发生，利用缺氧区 部分反硝化产生的亚硝和原水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应，相对于全程反硝化节省了碳 源，且减少了进入到好氧区混合液中氨氮浓度，减少了硝化作用氨氮去除量，进一步节省能 源。本发明将部分反硝化耦合厌氧氨氧化技术应用到生物膜法工艺中，充分结合了两者的 优点，在节能降耗的同时，实现了深度脱氮。
【发明内容】
[0006] 本发明提供的是一种通过A/0生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮 的方法，此发明解决了原水碳源不足、污泥处置费用高等问题，在节能降耗的同时，实现了 深度脱氮。
[0007] 所用装置主要包括原水水箱（1)和A/0反应器（10);其中A/0反应器（10)依次设 有缺氧区（3)和好氧区（4);缺氧区（3)放置有固定填料（5)，填料填充率为30~45%，好 氧区（4)放置有悬浮填料(6)，填充率为30~45% ;并且固定填料（5)和悬浮填料（6)均 采用直径为25~50mm聚丙烯空心环，其密度为0. 98~I. 00g/cm3,孔隙率为94~96% ;
[0008] 在固定填料（5)上同时富集生长反硝化菌和厌氧氨氧化菌，悬浮填料（4)富集生 长硝化菌。其方法为：生活污水和回流硝化液首先进入A/0反应器首端，在缺氧区（3)通过 固定填料（5)上的反硝化菌进行部分反硝化反应，反应产生的亚硝酸盐和原水中的氨氮通 过固定填料（5)上附着的厌氧氨氧化菌进行厌氧氨氧化反应脱氮，然后混合液中剩余的氨 氮进入好氧区（4)进行好氧硝化反应，硝化完成后排放。
[0009] 本发明提供的是一种通过A/0生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮 的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010] 1)生活污水由原水水箱（1)通过进水栗（2)进入A/Ο反应器（10)缺氧区（3)，在 固定填料（5)附着的反硝化菌的作用下，与通过回流栗（5)回流的硝化液充分混合，利用生 活污水原水中含有的碳源进行反硝化反应，并通过控制生活污水原水中的有机物浓度（C/N 比在2. 5~3之间）和缺氧区水力停留时间（HRT = 2h)将NO3 -N还原控制在还原为NO2 -N 阶段，实现部分反硝化；
[0011] 2)缺氧区（3)固定填料（5)上附着的反硝化菌部分反硝化作用产生的亚硝酸盐 NO 2-N同时与原水中的氨氮在固定填料（5)上附着的厌氧氨氧化菌作用下继续进行厌氧氨 氧化反应脱氮，NO2 -N和氨氮被还原为氮气后释放到空气中，反应完全后混合液进入A/0反 应器（10)的好氧区。
[0012] 3)混合液中剩余的氨氮在A/0反应器（10)的好氧区（4)通过悬浮填料（6)上富 集生长的硝化菌发生硝化反应，通过曝气栗（8)和曝气头（7)控制A/0反应器（10)好氧区 (4)的DO在2~4mg/L范围内，硝化反应完成后出水排放。
[0013] 4)通过进水栗⑵控制A/0反应器（10)整体水力停留时间HRT为6h，并通过A/ 0反应器（10)中的隔板，使缺氧区（3)与好氧区⑷容积比为1:2,从而使缺氧区（3)水力 停留时间HRT为2h，好氧区（4)水力停留时间HRT为4h。
[0014] 本发明提供的一种通过A/0生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的 方法，具有以下四个优点：
[0015] (1)采用部分反硝化耦合厌氧氨氧化技术，节省碳源和能源