一种高效短流程低碳氮比自养污水处理工艺

本发明涉及一种高效短流程低碳氮比自养污水处理工艺，属于污水脱氮处理。

背景技术：

1、目前，污水处理厂的排放标准不断严格，我国大部分污水处理厂污水排放均可达到优于污水处理一级a排放标准，但为使出水达到标准，污水处理厂一般会选择投加乙酸、乙酸盐等使总氮达标排放，药剂投入的增加使得污水处理厂运行成本上升。特别对于沿江污水处理厂目前普遍面临着进水c/n低、雨量大且雨季长、工艺流程长、进水渣砂量大等问题，使得大多污水处理厂无法达到设计标准，导致污水处理厂经常处于高能耗和高药耗的低效状态。水体中氨氮浓度存在升高的变化趋势，会引起水体富营养化，过量的氮化合物排放于水体中使得藻类及微生物呈对数增长趋势，导致水中溶解氧降低，毒害鱼类且引起水体恶臭，影响水体外观和旅游价值，对水体防治造成严重的困难。针对水体中总无机氮去除受碳源不足等因素影响的问题，通过改进常规工艺，实现污水中原有碳源充分利用的策略尽管能在一定程度上改善脱氮性能，但从传统脱氮生化机理和化学计量学方面分析，该策略对于低c/n污水的作用效果非常有限。并且，投加外碳源会增加污水处理运行成本，所以需要选择合适的工艺或者改变污水处理厂运行模式用于强化低c/n污水的处理。因此，急需开发面向低c/n污水的高效控氮自养短流程污水处理优化工艺，实现低碳短流程污水处理工艺的高效稳定控氮。

技术实现思路

1、【技术问题】

2、本发明针对目前污水处理厂进水碳氮比较低，传统生物脱氮技术会面临脱氮效率低、投加外部碳源的窘境，以及更高要求的出水标准已成为城镇污水处理厂稳定达标的重要难题。因此，提出了一种以硝化好氧颗粒污泥技术为基础与其他生物脱氮工艺相协同的自养污水处理工艺，以生物吸附+硝化好氧颗粒污泥+硫自养反硝化形成无需外部碳源投加、实现超低碳氮污染物排放的短流程自养污水处理工艺。

3、【技术方案】

4、本发明提供一种短流程自养污水处理工艺，过程如下：

5、(1)将待处理污水通入接种有好氧池活性污泥的生物吸附池进行第一次处理，然后接入沉淀池进行污泥沉淀，得到生物吸附段沉淀池的出水；

6、(2)将所得生物吸附段沉淀池的出水通入驯化培养好的硝化好氧颗粒污泥系统中进行第二次处理，得到硝化好氧颗粒污泥的出水；所述驯化培养是采用人工模拟废水驯化培养硝化好氧颗粒污泥，所述人工模拟废水中的水质为：碳源为ch3coona和ch3ch2coona混合碳源、cod为100-1000mg/l、nh4+-n浓度为30-50mg/l、20-30mg/l kh2po4、30-40mg/lk2hpo4、90-100mg/l mgso4、70-80mg/l cacl2、5-15mg/l edta、1-2μg·l-1fecl3·6h2o、0.1-0.2μg·l-1h3bo3、0.02-0.04μg·l-1cuso4·5h2o、0.02-0.04μg·l-1ki、0.1-0.2μg·l-1mncl2·4h2o、0.05-0.06μg·l-1zncl2、0.1-0.2μg·l-1cocl2·6h2o、0.05-0.06μg·l-1na2moo4·2h2o；

7、(3)将所得硝化好氧颗粒污泥的出水继续通入硫自养反硝化系统中进行第三次处理，得到处理出水。

8、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述待处理污水的cod在140～352mg/l，tn浓度范围在29～43mg/l。

9、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述生物吸附池的底部设有曝气头进行曝气充氧，控制溶解氧范围为0.5-1mg/l，生物吸附段水力停留时间为1h，污泥龄为2d，生物量为4000-5000mg/l，生物吸附池后接沉淀池进行污泥沉淀，同时设置污泥回流装置保证生物吸附池的生物量，污泥回流比为50％。

10、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述驯化培养的过程包括：以好氧颗粒污泥为接种污泥，采用同步降低c:n比的方式逐渐改变进水条件，驯化培养条件分为2个阶段：

11、阶段ⅰ，进水cod浓度由1000mg/l递减至100mg/l，nh4+-n浓度由50mg/l递减至30mg/l，处理的天数为40天；

12、阶段ⅰⅰ，进水cod浓度为0，nh4+-n浓度为30mg/l，处理的天数为30天。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述好氧颗粒污泥的制备过程包括：

14、在sbr反应器中接种好氧池活性污泥，接种体积2l，接种污泥的浓度mlss为5.0g/l；进水采用人工模拟合成废水，人工模拟合成废水通过蠕动泵被输送进反应器中，进水量为900ml；试验装置采用h/d为10:1的sbr，反应器底部设置曝气装置，采用转子流量计控制冲氧阶段曝气量为2l/min；采用时控开关控制反应器各阶段状态，每个运行周期包括进水、曝气、沉降、排水四个过程，运行周期的时长为4h，其中进水5min、曝气时间由最初的205min逐渐增加至215min，沉降时间由最初的15min逐渐降低至5min，排水比为60％；反应器培养40d后得到完全颗粒化的好氧颗粒污泥；其中，人工模拟合成废水包括醋酸钠、丙酸钠、nh4cl、k2hpo4、kh2po4、mgso4、cacl2、etda和微量元素浓缩液，进水中nh3-n、cod和tp浓度为50，1000和16mg/l。

15、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述第二次处理包括：硝化好氧颗粒污泥以sbr模式运行，接种污泥为前期驯化成功的硝化好氧颗粒污泥，接种污泥的生物量为4000-5000mg/l。试验装置采用h/d为10:1的sbr，反应器底部设置曝气装置，采用转子流量计控制冲氧阶段曝气量为1.5l/min，溶解氧为5-6mg/l。采用时控开关控制反应器各阶段状态，每个运行周期包括进水、曝气、沉降、排水四个过程，运行周期的时长为4h，其中进水5min、曝气时间205min，沉降时间15min，排水5min，其余时间静置，排水比为60％。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述硫自养反硝化系统为单质硫作为填料的硫自养反硝化滤池，填料的粒径为2-4mm，孔隙率为40％-60％。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述硫自养反硝化系统的处理时间为1-2h。具体可选1.5h。

18、在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括：(工艺流程如图1所示)

19、生物吸附段接种污泥为某污水处理厂好氧池活性污泥，生物吸附段主要用来去除大部分颗粒态有机物以及部分溶解性有机物和总氮总磷，生物吸附池底部设有曝气头进行曝气充氧，控制溶解氧范围为0.5-1mg/l，生物吸附段水力停留时间为1h，污泥龄为2d，生物量为4000-5000mg/l，生物吸附池后接沉淀池进行污泥沉淀，同时设置污泥回流装置保证生物吸附池的生物量，污泥回流比为50％；

20、生物吸附池沉淀池出水进入硝化好氧颗粒污泥反应器，硝化好氧颗粒污泥的主要作用是利用其中存在的异养菌对污水中剩余cod进行去除以及将剩余氨氮完全氧化为硝态氮，硝化好氧颗粒污泥以sbr模式运行，接种污泥为前期驯化成功的硝化好氧颗粒污泥，接种污泥的生物量为4000-5000mg/l。试验装置采用h/d为10:1的sbr，反应器底部设置曝气装置，采用转子流量计控制冲氧阶段曝气量为1.5l/min，溶解氧为5-6mg/l。采用时控开关控制反应器各阶段状态，每个运行周期包括进水、曝气、沉降、排水四个过程，运行周期的时长为4h，其中进水5min、曝气时间205min，沉降时间15min，排水5min，其余时间静置，排水比为60％；

21、硝化好氧颗粒污泥出水通过蠕动泵进入储存罐中静置消耗氧气，然后进入硫自养反硝化滤池，硫自养反硝化主要进行硝态氮的去除，达到最终的脱氮目的。硫自养反硝化滤池为圆柱体状，内径为10cm，为防止滤池堵塞，在其底部布置碎石承托层，填料硫粒径为2-4mm，孔隙率约为50％，硫自养反硝化hrt＝1.5h，硫自养反硝化滤池从下到上依次可划分为布水层、脱氧层、反应区、澄清层。

22、在本发明的一种实施方式中，试验进水(待处理污水)为某城镇污水处理厂的旋流沉砂池出水，其水质指标浓度范围如下所示。

23、

24、有益效果：

25、本发明涉及构建生物吸附/硝化好氧颗粒污泥/硫自养反硝化短流程低碳氮比自养组合工艺，该处理工艺能够达到短流程、降低成本、节省占地、无需碳源投加、减少污泥产量和减少二次污染的风险等优点。有效解决了城市生活污水碳源不足，出水硝氮浓度不达标的问题，该工艺流程的出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》db32/4440-2022一级a标准。该污水处理工艺流程在提高总氮去除率的同时还能将大量颗粒态有机物富集在生物吸附段的剩余污泥中，有利于污泥后续进行厌氧发酵产酸等工艺。生物吸附能够截留大部分有机物，有利于后续硝化好氧颗粒污泥系统中硝化菌群的富集，以及对重金属抗生素等物质的截留有利于保护硝化好氧颗粒污泥以及硫自养反硝化中的微生物。本发明工艺相比于传统a2/o工艺无污泥回流系统，硝化与反硝化间互不影响，系统能够稳定运行。