申请日2015.07.29
公开(公告)日2017.04.05
IPC分类号C02F9/14
摘要
基于产氢产乙酸/氢自养反硝化菌耦合机制的双泥污水去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，它涉及一种碳源短缺的污水中氮、磷等污染物质的去除方法。本发明解决了采用厌氧消化作为预处理工艺时的气体不易收集、消化效率较差的问题，同时为后续脱氮除磷工艺提供了优质碳源乙酸。主要步骤为：经沉砂池处理后的污水进入产氢产乙酸/反硝化耦合反应池，同时工艺出水回流至该池;反应后进入一级沉淀池进行固液分离，浓缩污泥回流至耦合反应池;一级沉淀池上清水进入后续厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池，同步完成氮和磷的去除;反应后的混合液进入二级沉淀池进行固液分离，上清水为处理水，浓缩污泥回流至厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池。
权利要求书
1.一种基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：①来自市政排水管网的废水经沉砂池处理后进入产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合反应池，同时二级沉淀池出水和一级沉淀池浓缩污泥分别回流至该池，回流比均为0.5~1.5;该池的水力停留时间为4~6h，采用水力学方法控制污泥龄为15~20d;②产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合反应池出水进入一级沉淀池进行固液分离，一级沉淀池的沉淀时间为2~3h;③一级沉淀池上清水进入后续厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池，同时二级沉淀池的浓缩污泥回流至该池的厌氧段，回流比为0.5~1，该池的总水力停留时间为8~10h，该池好氧段硝化液回流至该池的缺氧段，硝化液内循环比为1~3，采用水力学方法控制污泥龄为10~12d;④厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池出水进入二级沉淀池进行固液分离，沉淀时间为3~4h，上清水排放，完成污水处理过程。
2.根据权利要求1所述的基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于：步骤①中的产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合反应池水力停留时间为5h。
3.根据权利要求1所述的基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于：步骤①中的产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合反应池污泥龄为18d。
4.根据权利要求1所述的基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于：步骤①污泥回流比为1。
5.根据权利要求1所述的基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于：步骤①中二级沉淀池上清液回流比为1。
6.根据权利要求1所述的基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双污泥去碳脱氮除磷工艺处理城市污水的方法，其特征在于：步骤②中一级沉淀池的沉淀时间为2.5h。
说明书
基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合的双泥污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及碳源短缺的污水中氮、磷等污染物质的去除方法。
背景技术
20世纪70年代，世界性的能源危机爆发，厌氧生物处理技术由于具有低能耗、占地面积小等优势而得到广泛应用。1997年5月，在日本仙台举行的第八届国际厌氧消化研讨会上，厌氧生物处理技术在处理城市污水方面所取得的研究成果引人瞩目。Lettinga教授断言：若有合适的后处理方法，厌氧生物处理技术可成为分散型生活污水处理的有效手段。随着厌氧生物处理技术的日益广泛的应用，研究者将含有硝酸盐氮的后处理好氧反应器出水直接回流至前端的厌氧反应器，实现了厌氧产甲烷和反硝化的耦合，达到了同时去碳脱氮的目的。但因为城市污水水量大、污染物质浓度低、水温低，采用厌氧产甲烷与反硝化耦合过程去除碳和氮，产生的甲烷不易收集、且厌氧消化效率较差，这将导致厌氧处理技术在城市污水处理中的推广度不足。
大量的试验研究和工程实践表明，乙酸是废水生物处理系统中大部分微生物的优质碳源，若可提高厌氧反应器乙酸产率，既可使厌氧段碳源消耗减少，提高低碳氮比污水的脱单处理效果，又可减少甲烷排放量，降低温室效应。
通常情况下厌氧消化过程分为3个阶段，其中的产氢产乙酸过程是将产酸发酵阶段两个碳以上的有机酸(除乙酸)和醇转化为乙酸、H2、CO2等，并产生新的细胞物质的过程。参与产氢产乙酸过程的细菌即为产氢产乙酸细菌(H2-producing acetogens, HPA)。在标准条件下，产氢产乙酸细菌降解短链脂肪酸的反应不能自发进行(ΔGo>0)。因此，为提高乙酸产率，必须利用一种在热力学上容易发生的反应来“拉动”理论上不易发生的产氢产乙酸过程。
发明内容
本发明的目的是为了降低废水处理的能耗、提高低碳氮比污水的碳源利用率，而开发的一种基于产氢产乙酸/氢自养反硝化耦合机制的双泥污水去碳脱氮除磷工艺方法。
低碳氮比城市污水的碳氮磷同时去除的方法按以下步骤实现：①来自市政排水管网的废水经沉砂池处理后进入产氢产乙酸/反硝化耦合反应池，同时二级沉淀池出水和一级沉淀池浓缩污泥分别回流至该池，回流比均为1;该池的水力停留时间为4~6h，采用水力学方法控制污泥龄为15~20d;②耦合反应池出水进入一级沉淀池进行固液分离，一级沉淀池的沉淀时间为2~3h;③一级沉淀池上清水进入后续厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池，同时二级沉淀池的浓缩污泥回流至该池的厌氧段，回流比为0.5~1，该池的总水力停留时间为8~10h，硝化液内循环比为1~3，采用水力学方法控制污泥龄为10~12d;④厌氧/缺氧/好氧活性污泥反应池出水进入二级沉淀池进行固液分离，沉淀时间为3~4h，上清水排放，完成污水处理过程。
发明原理与优点
在标准状态下，产氢产乙酸菌降解短链脂肪酸的反应大多不能自发进行，如降解乙醇的ΔG0为+9.6kJ/mol、降解丁酸的ΔG0为+48.1kJ/mol、降解丙酸的ΔG0为+76.1kJ/mol，因此需与耗氢菌互营共生(如耗氢产甲烷菌)才能完成代谢过程，即只有当系统中H2压力足够低时，如氢的压力为10-6个大气压时产氢产乙酸反应过程的吉布斯自由能将发生改变。而氢自养反硝化菌反硝化过程ΔG0为-224kJ/mol。根据反应过程的标准吉布斯自由能可知，氢自养反硝化菌的反硝化过程可“拉动”产氢产乙酸过程，两种菌群可互营生长。因此，向厌氧产酸反应池中回流硝化后的废水，可形成产氢产乙酸与氢自养反硝化协同的体系，在脱氮的同时实现了过程中的除碳，并提高了乙酸产率，充分利用了城市废水中有限的碳源。
