基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置及方法

本发明属于污水生物处理，尤其涉及一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置及方法。

背景技术：

1、随着工业化和城镇化发展，我国水体污染形势越发严峻，氮磷等营养元素过量排放所引起的水体富营养化问题日益突出。传统的污水处理工艺在不外加碳源的条件下，很难保障低碳氮比城市污水总氮和磷的去除。因此，如何在降低成本的同时，提高污染物的去除率成为低碳氮比城市污水处理面临的主要挑战。厌氧氨氧化因其自养脱氮，无需投加外碳源等优势成为目前研究的热点。如果实现短程硝化的稳定运行，则可与厌氧氨氧化耦合，从而进一步节省曝气量，降低污水处理的能耗。

2、传统的硝化过程中，nh4+-n先由氨氧化菌（aob）氧化为no2--n，no2--n再由nob氧化为no3--n。aob和nob的生理特性相似，在正常运行条件下很难将两者分离开，如何抑制nob，富集aob，是实现短程硝化稳定运行的一大难题。目前，通过外加策略抑制nob的活性以实现短程硝化是主要的研究方向。次氯酸钠是一种常规消毒剂，在污水处理中通常用于最终出水的消毒，有时也用于治理污泥膨胀。在以往的脱氮研究中，已发现硝化反应中两阶段中细菌对抑制剂有不同的反应，从而引起短程硝化反应。因此，在污水生物处理的过程中应用次氯酸钠溶液旁侧氯化预处理部分剩余污泥，抑制nob的活性，再使预处理过的污泥回流至主流反应器中发生短程硝化反应，有望大大降低污水处理的费用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置及方法，解决低c/n污水的深度脱氮除磷技术。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置，其特征在于：包括进水箱，与进水箱出口相连的ao反应器，与反应器出口相连的二沉池，与二沉池出口相连的污泥氯化预处理反应器，所述ao反应器分为厌氧区和好氧区，所述污泥氯化预处理反应器通过第一污泥回流泵与好氧区联通，所述二沉池通过第二污泥回流泵与厌氧区联通。

4、进一步的，所述二沉池通过第三污泥回流泵与污泥氯化预处理反应器联通。

5、进一步的，所述厌氧区设有搅拌装置，好氧区内部设有厌氧氨氧化生物膜填料，其底部装有曝气头，所述污泥氯化预处理反应器设有搅拌装置和进药口。

6、一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的方法，包括以下步骤：

7、1）启动系统：将城市污水处理厂的活性污泥投加至ao反应器中，使反应器内污泥浓度mlss=2000-5000mg/l，同时在好氧区接种成熟的厌氧氨氧化生物膜填料，填充比为10%-20%；

8、2）运行时调节操作如下：

9、a）城市污水进水箱中的污水通过进水泵进入ao反应器的厌氧区，同时进入的还有二沉池的回流污泥，回流比为50%-100%，厌氧区聚磷菌吸收原水中的有机物，并以phas的形式贮存在其生物体内，同时释放出大量的磷；

10、b）厌氧区的混合液进入ao反应器的好氧区，同时进入的还有每天定时投加的经氯化预处理的污泥，好氧区溶解氧保持在0.5-2mg/l，污泥龄15d，水力停留时间8h，好氧区发生短程硝化厌氧氨氧化反应，同时聚磷菌吸收污水中的磷，实现同步脱氮除磷；

11、c）好氧区的混合液进入二沉池，完成泥水分离，上清液经排水口排出，底部污泥一部分回流至ao反应器的厌氧区，一部分每天定时经污泥回流泵进入污泥氯化预处理反应器，每次进入污泥氯化预处理反应器的污泥量为2-5l，剩余污泥经排泥口排出，保证聚磷菌的生长；

12、d）二沉池污泥进入污泥氯化预处理反应器后，通过向污泥氯化预处理反应器内投加次氯酸钠溶液，使反应器内有效氯浓度为40～100mg/l，污泥停留时间为8～24h。

13、其基本原理为：氧化剂特别是氯酸盐氧化剂会对硝化反应产生影响，在一定的浓度下，nob活性被明显抑制，而对aob的活性影响不大，污水处理中所使用的消毒剂大都为氧化剂，利用氧化作用破坏生物分子中的酶，达到杀死细菌的目的。参与硝化反应的两类细菌（aob和nob）的生化特性是不同的，因此，在适量的氧化（杀菌）作用下，就会对较敏感的细菌产生选择性抑制，且对nob活性的抑制要远要大于aob（图2，该图主要体现的是硝化细菌（aob和nob）经不同有效氯浓度氯化处理后活性被抑制的具体情况。从图中可明显看出，对于aob来说，氯化处理对其影响不大；而对于nob来说，氯化处理对其活性有明显的抑制作用）。在本发明的a/o工艺中，整个反应器里的厌氧氨氧化菌和硝化细菌同时存在且主反应器体积较大，如果直接往反应器里投加次氯酸钠溶液，不仅需要大量的投加量而且会对生物膜上的厌氧氨氧化菌产生抑制作用。因此，应用旁侧预处理系统，氯化处理部分浓缩剩余污泥，既减少了次氯酸钠溶液的投加量又可有效地选择性抑制nob的活性；然后使预处理过的污泥再回流至主反应器的好氧区，从而确保短程硝化反应的稳定运行，同时也避免对生物膜上的厌氧氨氧化菌产生抑制作用。

14、其处理污水的流程为：城市污水和二沉池的回流污泥一起进入ao反应器的厌氧区，在厌氧区聚磷菌吸收大量易降解的有机物，并以phas的形式贮存在其生物体内，同时释放出大量的磷；厌氧区的混合液和每天定时投加的经氯化预处理的污泥进入好氧区，在好氧区进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，同时聚磷菌吸收剩余的磷；好氧区的混合液进入二沉池，完成泥水分离，上清液经排水口排出，底部污泥一部分回流到厌氧区，一部分进入污泥氯化预处理反应器，剩下的经排泥口排出；部分剩余污泥经过旁侧氯化预处理，有效抑制亚硝酸盐氧化菌的增长，再回流到好氧区，实现并维持系统短程硝化的稳定，从而使厌氧氨氧化反应也能够稳定进行。

15、本发明具有的优点是：

16、1.本发明旁侧缺氧处理污泥，仅对部分剩余污泥进行氯化处理，避免对生物膜上的厌氧氨氧化菌产生影响，从而确保整个系统的稳定运行；

17、2.本发明采用次氯酸钠溶液氯化处理污泥，在氧化杀菌的作用下，对较敏感的nob产生选择性抑制，从而引起短程硝化反应，实现稳定运行；

18、3.本发明通过接种厌氧氨氧化生物膜填料，在通过排放剩余污泥的方式达到除磷目的时，避免了厌氧氨氧化菌的流失，保证系统内的厌氧氨氧化活性；

19、4.本发明以短程硝化和厌氧氨氧化以及生物除磷进行耦合，实现了同步脱氮除磷的同时还节省碳源和曝气量，降低了污水处理的能耗。

技术特征：

1.一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置，其特征在于：包括进水箱，与进水箱出口相连的ao反应器，与反应器出口相连的二沉池，与二沉池出口相连的污泥氯化预处理反应器，所述ao反应器分为厌氧区和好氧区，所述污泥氯化预处理反应器通过第一污泥回流泵与好氧区联通，所述二沉池通过第二污泥回流泵与厌氧区联通。

2.如权利要求1所述的基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置，其特征在于：所述二沉池通过第三污泥回流泵与污泥氯化预处理反应器联通。

3.如权利要求1所述的基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置，其特征在于：所述厌氧区设有搅拌装置，好氧区内部设有厌氧氨氧化生物膜填料，其底部装有曝气头，所述污泥氯化预处理反应器设有搅拌装置和进药口。

4.一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于污水生物处理技术领域，尤其涉及一种基于污泥旁侧氯化处理实现短程硝化/厌氧氨氧化脱氮同步除磷的装置及方法，包括进水箱，与进水箱出口相连的AO反应器，与反应器出口相连的二沉池，与二沉池出口相连的污泥氯化预处理反应器，所述AO反应器分为厌氧区和好氧区，所述污泥氯化预处理反应器通过第一污泥回流泵与好氧区联通，所述二沉池通过第二污泥回流泵与厌氧区联通，本发明通过旁侧缺氧处理污泥，仅对部分剩余污泥进行氯化处理，避免对生物膜上的厌氧氨氧化菌产生影响，从而确保整个系统的稳定运行。

技术研发人员：吉建涛,秦静,赵莹,胡锦嘉,张冰珂,彭赵旭
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15