申请日2014.10.12
公开(公告)日2015.01.21
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种部分反硝化-厌氧氨氧化同步处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的装置与方法，属于污水生物处理领域。硝酸盐废水与城市污水进入部分反硝化反应器，异养反硝化菌利用城市污水中的可生物降解有机碳源将硝酸盐还原为亚硝酸盐，出水进入厌氧氨氧化反应器，城市污水中的氨氮和亚硝酸盐通过厌氧氨氧化反应生成氮气，实现高浓度硝酸盐废水与城市污水同步脱氮，无需外加碳源，运行管理方便，降低运行成本，节省能耗，脱氮效率高。
权利要求书
1.部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的装置其特征在于， 包括硝酸盐废水水箱(1)、城市污水水箱(2)、部分反硝化反应器(3)、中间水箱(4)、 部分反硝化过程控制系统(5)、厌氧氨氧化反应器(6);
硝酸盐废水水箱(1)通过第一蠕动泵(1.1)与部分反硝化反应器(3)进水管相连; 城市污水水箱(2)通过第二蠕动泵(2.1)与部分反硝化反应器进水管相连;部分反硝化 反应器设有第一搅拌装置(3.1)、第一出水口(3.2)，第一出水口通过出水管与排水阀(3.3) 相连;部分反硝化反应器与中间水箱(4)相连;部分反硝化过程控制系统(5)与部分 反硝化反应器相连;中间水箱通过第三蠕动泵(6.1)与厌氧氨氧化反应器(6)进水管相 连;厌氧氨氧化反应器设有第二搅拌装置(6.2)、温度控制装置(6.3)和第二出水口(6.4);
所述的部分反硝化过程控制系统包括pH传感器(5.1)、pH测定仪(5.2)、计算机(5.3)、 过程控制器(5.4);所述的部分反硝化反应器中设有pH传感器，pH传感器与pH测定仪 相连，pH测定仪通过信号数据线与计算机信号输入端口相连，计算机与过程控制器相连， 过程控制器的信号输出端口与第一搅拌装置的开关和排水阀的开关相连。
2.应用权利要求1所述装置进行部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与 城市污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
接种具有不完全反硝化特性的反硝化污泥于部分反硝化反应器中，控制接种后反应 器内污泥浓度为2000～4000mg/L;所接种的反硝化污泥亚硝酸盐积累率达到80%～100%;
接种厌氧氨氧化污泥于厌氧氨氧化反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度为 1500～3000mg/L;所接种的厌氧氨氧化污泥总氮去除率达到70%～90%;
城市污水水箱中的城市污水与硝酸盐废水水箱中的硝酸盐废水按体积比为5:1～10:1 进入到部分反硝化反应器，硝酸盐废水中硝酸盐氮浓度为400～800mg/L;部分反硝化反 应器进水后缺氧搅拌1～3h，在线监测部分反硝化反应器内pH值变化，pH值信号通过pH 测定仪传入并由计算机进行计算，当pH上升曲线出现拐点时信号传入过程控制器，并控 制搅拌装置开关关闭，搅拌停止;搅拌结束后静置沉淀0.5～1h;排水阀开关开启，将上 清液排出至中间水箱，控制排水比50%～70%;
中间水箱中的废水泵入厌氧氨氧化反应器;进水后缺氧搅拌5～8h，温度控制为 28～32℃;搅拌结束后静置沉淀0.5～1h，沉淀结束后将上清液排出，控制排水比50%～70%。
说明书
部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的装置与 方法，属于污水生物处理的技术领域，具体是将硝酸盐废水与城市污水按比例同时进入部 分反硝化反应器，其中一类具有不完全反硝化特性的反硝化菌群利用城市污水中可生物降 解的有机碳源将硝酸盐还原为亚硝酸盐，城市污水中的氨氮和反硝化积累的亚硝酸盐再通 过厌氧氨氧化反应得到去除，实现高浓度硝酸盐废水与城市污水同时脱氮。
背景技术
随着经济建设的高速发展，由氮、磷过量引起的水体富营养化问题日趋严重，为强化 污水中氮磷等营养元素的去除、保护受纳水体的生态功能，我国污水处理的氮磷排放标准 也不断提高，对氮、磷等污染物质的总量控制也日益重视。控制点源污染中氮、磷等营养 元素向天然水体排放，是水体富营养化防治的重要手段之一，而城镇污水和工业废水氮磷 污染物去除仍然是目前水污染防治和污水再生水回用的重点和难点。高浓度硝酸盐废水是 一种氮负荷较高的废水，污水处理厂中污泥消化液好氧硝化的出水及其他工业废水均可产 生高浓度硝酸盐，不但加大了污水处理厂脱氮的负荷，还增加了运行处理费用，而有机碳 源不足则会影响反硝化效果，影响出水水质，经济有效地进行高浓度硝酸盐废水脱氮是污 水处理中的重要工作。
传统生物脱氮是通过反硝化过程，其是反硝化菌利用可生物降解有机物将硝酸盐完全 还原为氮气，从而达到污水脱氮的目的。对于高浓度硝酸盐废水，将其完全反硝化需要消 耗大量有机物，既浪费了有机碳源，又增加了处理所需的运行操作费用，并不符合目前低 能耗高效脱氮的原则。部分反硝化是指通过控制反硝化过程中适宜的碳氮比和缺氧反应时 间，将硝酸盐还原为亚硝酸盐，而不进行亚硝酸盐还原为氮气的过程，从而实现反硝化过 程中亚硝酸盐的积累。亚硝酸盐是厌氧氨氧化自养脱氮过程的反应基质之一，因此可以通 过厌氧氨氧化作用得到去除。厌氧氨氧化过程因其不需要外加碳源、剩余污泥产量低等优 势受到广泛关注，因此，将部分反硝化与厌氧氨氧化相结合为高浓度硝酸盐废水处理提供 了新的途径。
城市污水主要包括氨氮和大量可生物降解有机物，这部分有机物可作为反硝化过程中 的有机碳源被反硝化菌利用，将硝酸盐还原。利用传统硝化反硝化方法进行城市污水脱氮 浪费了原水中大量有机碳源，脱氮效果并不理想，仍需外加碳源提高反硝化效果，因此增 加了运行费用。而城市污水短程硝化过程亚硝积累难以实现和维持稳定，是城市污水厌氧 氨氧化实现的瓶颈。
利用部分反硝化与厌氧氨氧化相结合，同时处理高浓度硝酸盐废水和城市污水，是解 决污水脱氮的一种经济、有效的新途径。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度 硝酸盐废水与城市污水的装置与方法，具体是将硝酸盐废水与城市污水按比例同时进入部 分反硝化反应器，其中一类具有不完全反硝化特性的反硝化菌群利用城市污水中可生物降 解的有机碳源将硝酸盐还原为亚硝酸盐，城市污水中的氨氮和反硝化积累的亚硝酸盐再通 过厌氧氨氧化反应得到去除，实现高浓度硝酸盐废水与城市污水同时脱氮。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的装置其特征在于，包括硝 酸盐废水水箱1、城市污水水箱2、部分反硝化反应器3、中间水箱4、部分反硝化过程控 制系统5、厌氧氨氧化反应器6;
硝酸盐废水水箱1通过第一蠕动泵1.1与部分反硝化反应器3进水管相连;城市污水 水箱2通过第二蠕动泵2.1与部分反硝化反应器进水管相连;部分反硝化反应器设有第一 搅拌装置3.1、第一出水口3.2，第一出水口通过出水管与排水阀3.3相连;部分反硝化反 应器与中间水箱4相连;部分反硝化过程控制系统5与部分反硝化反应器相连;中间水箱 通过第三蠕动泵6.1与厌氧氨氧化反应器6进水管相连;厌氧氨氧化反应器设有第二搅拌 装置6.2、温度控制装置6.3和第二出水口6.4;
所述的部分反硝化过程控制系统包括pH传感器5.1、pH测定仪5.2、计算机5.3、过 程控制器5.4;所述的部分反硝化反应器中设有pH传感器，pH传感器与pH测定仪相连， pH测定仪通过信号数据线与计算机信号输入端口相连，计算机与过程控制器相连，过程控 制器的信号输出端口与第一搅拌装置的开关和排水阀的开关相连。
部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，其特征在于，包括 以下步骤：
接种具有不完全反硝化特性的反硝化污泥于部分反硝化反应器中，控制接种后反应器 内污泥浓度为2000～4000mg/L;所接种的反硝化污泥亚硝酸盐积累率达到80%～100%;
接种厌氧氨氧化污泥于厌氧氨氧化反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度为 1500～3000mg/L;所接种的厌氧氨氧化污泥总氮去除率达到70%～90%;
城市污水水箱中的城市污水与硝酸盐废水水箱中的硝酸盐废水按体积比为5:1～10:1进 入到部分反硝化反应器，硝酸盐废水中硝酸盐氮浓度为400～800mg/L;部分反硝化反应器 进水后缺氧搅拌1～3h，在线监测部分反硝化反应器内pH值变化，pH值信号通过pH测定 仪传入并由计算机进行计算，当pH上升曲线出现拐点时信号传入过程控制器，并控制搅 拌装置开关关闭，搅拌停止;搅拌结束后静置沉淀0.5～1h;排水阀开关开启，将上清液排 出至中间水箱，控制排水比50%～70%;
中间水箱中的废水泵入厌氧氨氧化反应器;进水后缺氧搅拌5～8h，温度控制为 28～32℃;搅拌结束后静置沉淀0.5～1h，沉淀结束后将上清液排出，控制排水比50%～70%。
技术原理：
部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水是将高浓度硝酸盐废水和 城市污水首先按一定比例进入部分反硝化反应器中，该反应器中含有一类具有不完全反硝 化特性的反硝化菌，其只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，而不进行亚硝酸盐还原为氮气的过 程。硝酸盐废水水箱中的硝酸盐废水按体积比为5:1～10:1进入到部分反硝化反应器，进水 后硝酸盐废水被城市污水稀释，同时保证反应器内初始COD与硝酸盐氮质量浓度之比在 2.0～3.5，反硝化菌利用城市污水中含有可被微生物利用的有机物，将硝酸盐还原为亚硝酸 盐，部分反硝化在线监测反应器内pH值变化，当pH上升曲线出现拐点时停止搅拌，出水 亚硝酸盐积累率可以达到80%～100%且维持稳定，使出水中的氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度 的比例为1:1～1:1.3。出水进入到厌氧氨氧化反应器中，氨氮和亚硝酸盐氮通过厌氧氨氧化 作用生成氮气，实现高浓度硝酸盐废水与城市污水的同步脱氮。
本发明涉及的部分反硝化-厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水具有以下优 点：
1)相比完全反硝化，高浓度硝酸盐废水进行部分反硝化可以节省有机碳源，降低运 行费用;
2)充分利用城市污水中可生物降解有机物，为部分反硝化提供电子供体，无需外加 碳源;
3)高浓度硝酸盐废水中的硝酸盐利用不完全反硝化特性的菌群实现较高亚硝酸盐积 累率，同步与城市污水中的氨氮通过自养脱氮得到去除，降低运行成本，减少剩余污泥产 量。
