申请日2019.07.15
公开(公告)日2019.09.10
IPC分类号C02F9/14; C10L3/10; C02F3/30; C02F101/16
摘要
基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB‑BAF耦合反应器处理生活污水方法，本发明涉及一种生活污水的处理方法。目的是解决现有生物脱氮技术需要额外的外加碳源，会导致出水中COD含量、运行成本和CO2的排放提高的问题，以及去除沼气中H2S时需要大量的化学药剂造成的处理成本高和易造成二次污染的问题。本发明将沼气净化技术与生活污水脱氮技术结合，沼气中的H2S作为自养反硝化的电子供体，强化脱氮的同时净化沼气。本发明能够同时进行生活污水脱氮及沼气脱硫，还能够同时净化沼气，不需要添加填加外加的碳源，不需要催化剂和氧化剂，污染少，成本低。本发明适用于处理生活污水和沼气脱硫。
权利要求书
1.一种基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：该方法按以下步骤完成：
步骤一、异养反硝化EGSB反应器的启动阶段：
将二沉池污泥接种于EGSB反应器的反应区内，通过EGSB反应器的进水口向反应区内注入EGSB反应器启动污水，调整EGSB反应器的水力停留时间为10～13h，调整回流比为(5～7):1，持续运行25～30d，完成异养反硝化EGSB反应器的启动;
步骤二、BAF反应器的启动阶段：
将二沉池污泥接种于BAF反应器的反应区中，同时向BAF反应器的反应区中添加内置填料，并通过BAF反应器的进水口向的BAF反应器的反应区内注入BAF反应器启动污水，通过BAF反应器的曝气装置调节反应区的溶解氧含量维持在1～2mg/L，调节BAF反应器的水力停留时间为3～5h，持续运行20～30d，完成BAF反应器的启动;
步骤三、EGSB-BAF耦合反应器的启动阶段：
首先，将EGSB反应器的出水口与BAF反应器的进水口连通，在BAF反应器的出水管上引出一条回流管，回流管的出水口与EGSB反应器的进水口连通，调整回流比为(2～4):1，调整EGSB反应器的停留时间为10～13h，调整BAF反应器的停留时间为3～5h，持续运行25～30d，完成以异养反硝化为主的EGSB-BAF耦合反应器成功启动;
然后，向EGSB反应器中通入含有H2S的沼气，连续运行15～25d，即完成以混养反硝化为主的EGSB-BAF耦合反应器的启动;
步骤四、处理阶段：
将生活污水持续注入EGSB-BAF耦合反应器中EGSB的反应区中，同时向EGSB反应器中持续通入含有H2S的沼气，即开始进行生活污水脱氮及沼气脱硫。
2.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤一所述EGSB反应器启动污水中NO3-的浓度为8～10mg/L，COD的浓度为180～250mg/L，NH4+的浓度为30～50mg/L，TN的浓度为30～50mg/L。
3.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤二所述BAF反应器启动污水中COD的浓度为190～210mg/L，NH4+的浓度为30～50ng/L，TN的浓度为30～50mg/L。
4.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤三所述沼气中H2S的体积含量为0.9～1.5%。
5.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤三所述向异养反硝化EGSB反应器中通入的沼气中的H2S中S元素与EGSB出水中N氮元素的摩尔比为(4～6):2。
6.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤四所述处理阶段EGSB反应器的水力停留时间为5～7h，BAF反应器的水力停留时间为3～5h，回流比为(2～4):1。
7.根据权利要求1所述的基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法，其特征在于：步骤四所述含有H2S的沼气中H2S的体积含量为0.9～1.5%。
说明书
基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法
技术领域
本发明涉及一种生活污水的处理方法。
背景技术
目前，我国大部分污水处理厂对于氨氮和总氮的去除率仅仅约为80%和60%，即使达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准后的出水中仍然含有较高浓度的总氮，远超出地表水Ⅳ类水体水质标准。因此，生活污水脱氮仍是我国污水处理领域面临的棘手问题。传统的生物脱氮技术主要依赖于氨氧化菌、亚硝化菌、硝化菌和异养反硝化菌，通过硝化和反硝化作用将有机氮、氨氮、亚硝氮和硝氮转化为氮气，从而达到脱氮的目的。但是该过程需要额外的外加碳源，如甲醇或乙酸钠。额外碳源的加入会增加出水中COD含量和运行成本，同时会增加CO2的排放，当好氧池中COD含量升高时，硝化细菌对氧气和营养物质的竞争不如异养菌，硝化效果会变差。因此需要开发更加高效且节能的脱氮技术。
发明内容
本发明的目的是解决现有生物脱氮技术需要额外的外加碳源，会导致出水中COD含量、运行成本和CO2的排放提高的问题，提出一种基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法。
本发明基于自养异养联合反硝化同步沼气脱硫的EGSB-BAF耦合反应器处理生活污水方法按以下步骤完成：
步骤一、异养反硝化EGSB反应器的启动阶段：
将二沉池污泥接种于EGSB反应器的反应区内，通过EGSB反应器的进水口向反应区内注入EGSB反应器启动污水，调整EGSB反应器的水力停留时间为10～13h，调整回流比为(5～7):1，持续运行25～30d，完成异养反硝化EGSB反应器的启动;
步骤二、BAF反应器的启动阶段：
将二沉池污泥接种于BAF反应器的反应区中，同时向BAF反应器的反应区中添加内置填料，并通过BAF反应器的进水口向的BAF反应器的反应区内注入BAF反应器启动污水，通过BAF反应器的曝气装置调节反应区的溶解氧含量维持在1～2mg/L，调节BAF反应器的水力停留时间为3～5h，持续运行20～30d，完成BAF反应器的启动;
步骤三、EGSB-BAF耦合反应器的启动阶段：
首先，将EGSB反应器的出水口与BAF反应器的进水口连通，在BAF反应器的出水管上引出一条回流管，回流管的出水口与EGSB反应器的进水口连通，调整回流比为(2～4):1，调整EGSB反应器的停留时间为10～13h，调整BAF反应器的停留时间为3～5h，持续运行25～30d，完成以异养反硝化为主的EGSB-BAF耦合反应器成功启动;
然后，向EGSB反应器中通入含有H2S的沼气，连续运行15～25d，即完成以混养反硝化为主的EGSB-BAF耦合反应器的启动;
步骤四、处理阶段：
将生活污水持续注入EGSB-BAF耦合反应器中EGSB的反应区中，同时向EGSB反应器中持续通入含有H2S的沼气，即开始进行生活污水脱氮及沼气脱硫。
进一步地，步骤一所述EGSB反应器启动污水中NO3-的浓度为8～10mg/L，COD的浓度为180～250mg/L，NH4+的浓度为30～50mg/L，TN的浓度为30～50mg/L。
进一步地，步骤二所述BAF反应器启动污水中COD的浓度为190～210mg/L，NH4+的浓度为30～50ng/L，TN的浓度为30～50mg/L。
进一步地，步骤三所述沼气中H2S的体积含量为0.9～1.5%。
进一步地，步骤三所述向异养反硝化EGSB反应器中通入的沼气中的H2S中S元素与EGSB出水中N氮元素的摩尔比为(4～6):2。
进一步地，步骤四所述处理阶段EGSB反应器的水力停留时间为5～7h，BAF反应器的水力停留时间为3～5h，回流比为(2～4):1。
进一步地，步骤四所述含有H2S的沼气中H2S的体积含量为0.9～1.5%。
本发明原理为：
(1)步骤一异养反硝化EGSB反应器的启动过程中，生活污水中的有机物在此完成部分分解，异养反硝化细菌利用有机物作为碳源和电子供体，NO3-作为电子受体进行反硝化作用，将NO3-还原为N2。
(2)步骤二BAF反应器的启动过程中，有机物在好氧条件下完成好氧分解，硝化细菌在好氧条件下利用NO3--N和O2进行硝化作用，产生NO3-和NO2-。
(3)步骤三EGSB-BAF耦合反应器的启动过程中，通入沼气前EGSB(膨胀颗粒污泥床)内为异养反硝化过程，BAF(曝气生物滤池)内为硝化过程;生活污水中的有机物在EGSB反应器完成部分分解，反硝化细菌利用有机物作为碳源和电子供体，BAF反应器回流来的NO3-作为电子受体进行反硝化作用，将NO3-还原为N2;有机物在BAF反应器中完成好氧分解，硝化细菌在好氧条件下利用NH3-N和O2进行硝化作用，产生NO3-和NO2-。
通入沼气后，EGSB内为异养反硝化和自养反硝化协同过程，BAF内为硝化过程;生活污水中的有机物在EGSB反应器完成部分分解，异养反硝化细菌利用有机物作为碳源和电子供体，BAF反应器回流来的NO3-作为电子受体进行反硝化作用;自养反硝化细菌利用沼气中H2S作为电子供体，无机碳源作为碳源，BAF反应器回流来的NO3-作为电子受体进行反硝化作用，将NO3-还原为N2。有机物在BAF反应器中完成好氧分解，硝化细菌在好氧条件下利用NH3-N和O2进行硝化作用，产生NO3-。
(4)步骤4处理阶段中，生活污水中的有机物在EGSB反应器完成部分分解，异养反硝化细菌利用有机物作为碳源和电子供体，BAF反应器回流来的NO3-作为电子受体进行反硝化作用。自养反硝化细菌利用沼气中H2S作为电子供体，无机碳源作为碳源，BAF反应器回流来的NO3-作为电子受体进行反硝化作用，将NO3-还原为N2。沼气中H2S的体积含量范围为0.3～1.5%。有机物在BAF反应器中完成好氧分解，硝化细菌在好氧条件下利用NH3-N和O2进行硝化作用，产生NO3-。
本发明有益效果为：
1、与传统的生活污水脱氮工艺相比，本发明能够同时进行生活污水脱氮及沼气脱硫;沼气中的H2S作为自养反硝化的电子供体即能够完成污水的生物脱氮技术，还能够同时净化沼气，因此不需要添加填加外加的碳源，可以节约沼气净化和污水处理所需要的处理成本，同时降低了出水COD浓度，避免了硝化效果变差;
2、本发明还能够同时去除沼气中H2S，并且不需要催化剂和氧化剂，不产生化学污泥，因此具有污染少、能耗低、效率高和成本低的优点;
3、本发明运行前113天，未向反应器中通入H2S时，EGSB出水含有部分NO3-和NO2-，TN去除率为75%左右;第113天后，向EGSB反应器中通入H2S的体积含量为1.5%的沼气，反应器继续运行20天后，EGSB反应器的出水NO3-和NO2-下降至0mg/L。
