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倒置短程硝化-厌 氧 氨氧化污 水处理装置及处理方法

阅读：736发布：2020-05-15

专利汇可以提供倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法，该装置包括相连接的厌氧移动床生物膜反应器和短程硝化反应器，厌氧移动床生物膜反应器内设有相连通的混合区、反硝化区和厌氧氨氧化区，三个区内分别有生物悬浮填料，厌氧氨氧化区的出水进入短程硝化反应器，短程硝化反应器的出水口与混合区的进水口之间设有回流通道。该方法利用进水有机碳源在厌氧移动床生物膜反应器的不同区域内渐次发生反硝化与厌氧氨氧化，将硝态氮、亚硝态氮与氨氮转化为氮气，实现高效脱氮。本发明消除有机碳源对化能自养型菌群种群优势的干扰，有助于实现稳定地短程硝化过程控制，同时后置短程硝化确保出水所含氮为硝态氮或亚硝态氮，从而实现高标准排放。，下面是倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置，其特征在于，包括相连接的厌氧移动床生物膜反应器和短程硝化反应器，厌氧移动床生物膜反应器内由前至后依次设有相连通的混合区、反硝化区和厌氧氨氧化区，相邻两区之间由折流板隔开，混合区、反硝化区和厌氧氨氧化区内设有生物悬浮填料，厌氧移动床生物膜反应器的前端设有进水口，厌氧氨氧化区与短程硝化反应器相连接，短程硝化反应器的出水口与混合区的进水口之间设有回流通道。
2.根据权利要求1所述倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置，其特征在于，所述混合区、反硝化区和反硝化区的前侧分别设有位于折流板侧边的降流通道，并通过降流通道将各区连通。
3.根据权利要求1或2所述倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置，其特征在于，所述悬浮生物填料的比表面密度为450-600m2/m3，填料填充比为20％-50％。
4.采用权利要求1、2、3所述倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)初始废水与短程硝化回流液进入厌氧移动床生物膜反应器的混合区，利用混合区的兼性菌降低混合废水溶解氧，混合区的水力停留时间为0.5-2h；
2)混合废水经降流通道进入反硝化区，利用废水中的有机碳源为电子供体，完成反硝化及短程反硝化反应，去除有机碳及硝态氮，控制反硝化区的水力停留时间1-2h；
3)反硝化区的废水经降流通道进入厌氧氨氧化区，利用废水中的氨氮为电子供体，并通过悬浮及附着在生物悬浮填料上的厌氧氨氧化菌将废水中的氨氮与亚硝态氮转化为氮气，控制厌氧氨氧化区的水力停留时间2-4h；
4)将厌氧氨氧化区的出水进入短程硝化反应器，完成氨氮的亚硝化反应及部分硝化副反应，控制溶解氧浓度为1-3mg/L，水力停留时间2-4h，活性污泥浓度为2500-4000mg/L,泥龄控制在0.5-2.0d；
5)将短程硝化反应器的部分出水作为短程硝化回流液返回厌氧移动床生物膜反应器前端的混合区，以提供厌氧氨氧化所需亚硝态氮，其余作为系统出水排出。
5.根据权利要求4所述倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置的处理方法，其特征在于，步骤(5)中，所述短程硝化回流液的流量与初始废水流量之比控制在1-5:1。

说明书全文

倒置短程硝化-厌氧 氨氧化污 水处理装置及处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业废水生物处理技术领域，具体是倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法。

背景技术

[0002] 氮循环的中间产物均可对环境和人类产生不良影响。其中，在水体中以氨、亚硝酸盐和硝酸盐的危害最为严重，会导致水体富营养化、形成黑臭水体、污染地下水等环境风险。其中，畜禽养殖、发酵、化工、乳\豆制品加工等行业废水存在氨氮浓度高、碳氮比例失衡的重大缺陷，限制了传统生物脱氮技术的经济适用性。

[0003] 在厌氧环境下，厌氧氨氧化菌以氨氮替代有机碳作为电子供体，将亚硝态氮转化为氮气，摒弃传统生物脱氮技术对有机碳源的依赖，开辟了生物脱氮的新途径。目前短程硝化-厌氧氨氧化已在垃圾渗滤液、发酵废水、污泥消化液等高浓度氨氮废水处理领域成功应用，其关键技术是短程硝化，即通过控制硝态氮生物氧化过程，将部分氨氮转化为亚硝酸盐累积。但是，短程硝化受水温、pH、泥龄、溶解氧等多指标影响，易受外部环境波动影响，工程化应用控制系统复杂、出水水质不稳定。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法，通过将传统短程硝化-厌氧氨氧化流程倒置，利用进水有机碳源在厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR)的不同区域内渐次发生反硝化与厌氧氨氧化，将硝态氮、亚硝态氮与氨氮转化为氮气，实现高效脱氮。

[0005] 本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

[0006] 本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置，包括相连接的厌氧移动床生物膜反应器和短程硝化反应器，厌氧移动床生物膜反应器内由前至后依次设有相连通的混合区、反硝化区和厌氧氨氧化区，相邻两区之间由折流板隔开，混合区、反硝化区和厌氧氨氧化区内设有生物悬浮填料，厌氧移动床生物膜反应器的前端设有进水口，厌氧氨氧化区与短程硝化反应器相连接，短程硝化反应器的出水口与混合区的进水口之间设有回流通道。

[0007] 所述混合区、反硝化区和反硝化区的前侧分别设有位于折流板侧边的降流通道，并通过降流通道将各区连通。

[0008] 所述悬浮生物填料的比表面密度为450-600m2/m3，填料填充比为20％-50％。

[0009] 采用倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置的处理方法，包括以下步骤：

[0010] 1)初始废水与短程硝化回流液进入厌氧移动床生物膜反应器的混合区，利用混合区的兼性菌降低混合废水溶解氧，混合区的水力停留时间为0.5-2h；

[0011] 2)混合废水经降流通道进入反硝化区，利用废水中的有机碳源为电子供体，完成反硝化及短程反硝化反应，去除有机碳及硝态氮，控制反硝化区的水力停留时间 1-2h；

[0012] 3)反硝化区的废水经降流通道进入厌氧氨氧化区，利用废水中的氨氮为电子供体，并通过悬浮及附着在生物悬浮填料上的厌氧氨氧化菌将废水中的氨氮与亚硝态氮转化为氮气，控制厌氧氨氧化区的水力停留时间2-4h；

[0013] 4)将厌氧氨氧化区的出水进入短程硝化反应器，完成氨氮的亚硝化反应及部分硝化副反应，控制溶解氧浓度为1-3mg/L，水力停留时间2-4h，活性污泥浓度为 2500-4000mg/L,泥龄控制在0.5-2.0d；

[0014] 5)将短程硝化反应器的部分出水作为短程硝化回流液返回厌氧移动床生物膜反应器前端的混合区，以提供厌氧氨氧化所需亚硝态氮，其余作为系统出水排出。

[0015] 本发明的步骤(5)中，所述短程硝化回流液的流量与初始废水流量之比控制在1-5:1。

[0016] 本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化的工艺顺序，利用进水有机碳源在厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR)的不同区域内渐次发生反硝化与厌氧氨氧化，将硝态氮、亚硝态氮与氨氮转化为氮气，实现高效脱氮。本发明利用进水有机碳源，利用分段AMBBR反应器耦合了反硝化与厌氧氨氧化，有效解决传统短程硝化-厌氧氨氧化中，有机碳源对化能自养型菌群种群优势的干扰，避免了异养菌与亚硝化菌的种间竞争，有助于实现稳定地短程硝化过程控制，解决废水中有机碳对短程硝化及厌氧氨氧化菌群及处理效果的冲击，同时后置短程硝化确保出水所含氮为硝态氮或亚硝态氮，便于深度处理实现高标准排放。

[0017] 本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置及处理方法，具有以下优点：

[0018] 1)厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR)的生物悬浮填料为厌氧氨氧化菌提供良好载体，并创造出填料微环境径向梯度，为短程反硝化、厌氧氨氧化等生化反应提供差异化的反应环境，提高系统抗冲击能力；

[0019] 2)前置厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR)，利用反硝化菌消耗有机碳源，从而消除了异养菌与硝化菌的种间竞争，拓展了对进水有机污染物浓度的使用范围；

[0020] 3)厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR)的前段反硝化区不仅将硝态氮转化为适于厌氧氨氧化的亚硝态氮，同时消耗有机碳源消除了异养菌对厌氧氨氧化菌群的影响，拓展了对进水有机污染物浓度的应用范围。附图说明

[0021] 图1为本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置的结构示意图。

[0022] 图中：1-厌氧移动床生物膜反应器；1.1-混合区；1.2-反硝化区；1.3-厌氧氨氧化区；1.4-混合区降流通道；1.5-反硝化区降流通道；1.6-厌氧氨氧化区降流通道；2-短程硝化反应器；3-生物悬浮填料。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例来进一步说明本发明的技术方案，其中制备及应用条件仅作为典型情况的说明，并非对本发明的限制。在不背离本发明的精神和实质情况下，对本发明方法、步骤或条件所做的简单修改或替换，均属于本发明的范围。若无特殊说明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

[0024] 如图1所示，本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置，包括相连接的厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR反应器)1和短程硝化反应器2，厌氧移动床生物膜反应器1 的前端设有进水口，厌氧移动床生物膜反应器1内由前至后依次设有相连通的混合区 1.1、反硝化区1.2和厌氧氨氧化区1.3，相邻两区之间由折流板隔开，混合区1.1的前端设有与进水口相连通的降流通道1.4，混合区1.1与反硝化区1.2之间设有相连通的混合区降流通道1.5，反硝化区1.2和厌氧氨氧化区1.3之间设有相连通的混合区降流通道 1.6；混合区1.1、反硝化区1.2和厌氧氨氧化区1.3内分别设有生物悬浮填料3，悬浮生物填料的比表面密度为450-600m2/m3，填料填充比为20％-50％；厌氧氨氧化区1.3与短程硝化反应器2的进水口相连接，短程硝化反应器2的出水口与厌氧移动床生物膜反应器1的进水口之间设有回流通道。

[0025] 本发明倒置短程硝化-厌氧氨氧化污水处理装置的工作过程如下：

[0026] 1)首先，在厌氧移动床生物膜反应器内投加生物悬浮填料3(即混合区1.1、反硝化区1.2和厌氧氨氧化区1.3分别投加生物悬浮填料3)，悬浮生物填料3的比表面密度为450-2 3
600m/m，填料填充比为20％-50％；

[0027] 2)然后，将初始废水与短程硝化回流液进入厌氧移动床生物膜反应器(AMBBR反应器) 1的混合区1.1完成水力接触混合，然后在厌氧移动床生物膜反应器1内不同区域顺次发生反硝化-短程反硝化反应将硝态氮转化为氮气和亚硝态氮，以及厌氧氨氧化反应将亚硝态氮与氨氮转化为氮气；AMBBR反应器的出水进入短程硝化反应器2，好氧活性污泥在限制溶氧条件下，将氨氮短程硝化为亚硝态氮及少量硝态氮，短程硝化反应器2的出水部分回流至厌氧移动床生物膜反应器1的混合区，其余短程硝化出水达标排放或进入下一处理单元。

[0028] 实施例：以某畜禽养殖园区废水沼液为处理对象，考察本发明装置及方法的脱氮性能。

[0029] 具体操作步骤如下：

[0030] 1)将畜禽养殖粪尿液的初始废水(进水COD为2500-3600mg/L，氨态氮230-450 mg/L)与短程硝化回流液进入厌氧移动床生物膜反应器1的前端，首先通过降流通道1.4 进入混合区1.1完成水力接触混合，在混合区1.1利用废水中的兼性菌降低混合废水溶解氧，控制混合区1.1的水力停留时间为0.5h-2h；

[0031] 2)将混合区1.1的混合废水经降流通道1.5进入反硝化区1.2，利用废水中的有机碳源为电子供体，完成反硝化及短程反硝化反应，去除有机碳及硝态氮，控制反硝化区 1.2的水力停留时间1-2h；

[0032] 3)残留氨氮与亚硝态氮随废水经降流通道1.6进入厌氧氨氧化区1.3，利用氨氮为电子供体，同时利用悬浮及附着于生物县浮填料3上的厌氧氨氧化菌将氨氮与亚硝态氮转化为氮气，控制厌氧氨氧化区1.3的水力停留时间2-4h；

[0033] 4)将厌氧移动床生物膜反应器1的出水进入短程硝化反应器2，完成氨氮的亚硝化反应及部分硝化副反应，控制溶解氧浓度为1-3mg/L，水力停留时间2-4h，活性污泥浓度为2500-4000mg/L,泥龄控制在0.5-2.0d；

[0034] 5)将短程硝化反应器2的部分出水作为短程硝化回流液返回厌氧移动床生物膜反应器1的前端，以提供厌氧氨氧化所需亚硝态氮，其余出水作为系统出水排出；短程硝化回流液的回流比，即短程硝化回流液流量与初始废水流量之比控制在1-5:1。

[0035] 实验表明，本发明处理装置稳定运行情况下，在进水COD为2500-3600mg/L，氨态氮230-450mg/L的条件下，出水COD为122-305mg/L，氨态氮浓度15-27mg/L，达到 COD≤400mg/L，氨态氮≤80mg/L，处理效果满足《畜禽养殖业污染物排放标准》 (GB18596-2001)。

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