基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合的雙泥污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體涉及碳源短缺的污水中氮、磷等污染物質(zhì)的去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代，世界性的能源危機(jī)爆發(fā)，厭氧生物處理技術(shù)由于具有低能耗、占地面積小等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用。1997年5月，在日本仙臺(tái)舉行的第八屆國(guó)際厭氧消化研討會(huì)上，厭氧生物處理技術(shù)在處理城市污水方面所取得的研究成果引人矚目。Lettinga教授斷言:若有合適的后處理方法，厭氧生物處理技術(shù)可成為分散型生活污水處理的有效手段。隨著厭氧生物處理技術(shù)的日益廣泛的應(yīng)用，研究者將含有硝酸鹽氮的后處理好氧反應(yīng)器出水直接回流至前端的厭氧反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了厭氧產(chǎn)甲烷和反硝化的耦合，達(dá)到了同時(shí)去碳脫氮的目的。但因?yàn)槌鞘形鬯看?、污染物質(zhì)濃度低、水溫低，采用厭氧產(chǎn)甲烷與反硝化耦合過(guò)程去除碳和氮，產(chǎn)生的甲烷不易收集、且厭氧消化效率較差，這將導(dǎo)致厭氧處理技術(shù)在城市污水處理中的推廣度不足。
[0003]大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，乙酸是廢水生物處理系統(tǒng)中大部分微生物的優(yōu)質(zhì)碳源，若可提高厭氧反應(yīng)器乙酸產(chǎn)率，既可使厭氧段碳源消耗減少，提高低碳氮比污水的脫單處理效果，又可減少甲烷排放量，降低溫室效應(yīng)。
[0004]通常情況下厭氧消化過(guò)程分為3個(gè)階段，其中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程是將產(chǎn)酸發(fā)酵階段兩個(gè)碳以上的有機(jī)酸(除乙酸)和醇轉(zhuǎn)化為乙酸、H2, 0)2等，并產(chǎn)生新的細(xì)胞物質(zhì)的過(guò)程。參與產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程的細(xì)菌即為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌(H2-Producing acetogens, ΗΡΑ)。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌降解短鏈脂肪酸的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行(AG°>0)。因此，為提高乙酸產(chǎn)率，必須利用一種在熱力學(xué)上容易發(fā)生的反應(yīng)來(lái)“拉動(dòng)”理論上不易發(fā)生的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了降低廢水處理的能耗、提高低碳氮比污水的碳源利用率，而開(kāi)發(fā)的一種基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥污水去碳脫氮除磷工藝方法。
[0006]低碳氮比城市污水的碳氮磷同時(shí)去除的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn):①來(lái)自市政排水管網(wǎng)的廢水經(jīng)沉砂池處理后進(jìn)入產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池出水和一級(jí)沉淀池濃縮污泥分別回流至該池，回流比均為I ;該池的水力停留時(shí)間為4~6h，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為15~20d ;②耦合反應(yīng)池出水進(jìn)入一級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，一級(jí)沉淀池的沉淀時(shí)間為2~3h ;③一級(jí)沉淀池上清水進(jìn)入后續(xù)厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池的濃縮污泥回流至該池的厭氧段，回流比為0.5~1，該池的總水力停留時(shí)間為8~10h，硝化液內(nèi)循環(huán)比為1~3，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為10~12d ;④厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時(shí)間為3~4h，上清水排放，完成污水處理過(guò)程。
[0007]發(fā)明原理與優(yōu)點(diǎn)
在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌降解短鏈脂肪酸的反應(yīng)大多不能自發(fā)進(jìn)行，如降解乙醇的 AG。為+9.6kJ/mol、降解丁酸的 AG0 為+48.lkj/mol、降解丙酸的 AG0 為+76.lkj/mol，因此需與耗氫菌互營(yíng)共生(如耗氫產(chǎn)甲烷菌)才能完成代謝過(guò)程，即只有當(dāng)系統(tǒng)中比壓力足夠低時(shí)，如氫的壓力為10 6個(gè)大氣壓時(shí)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)過(guò)程的吉布斯自由能將發(fā)生改變。而氫自養(yǎng)反硝化菌反硝化過(guò)程AG°S-224kJ/mol。根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能可知，氫自養(yǎng)反硝化菌的反硝化過(guò)程可“拉動(dòng)”產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程，兩種菌群可互營(yíng)生長(zhǎng)。因此，向厭氧產(chǎn)酸反應(yīng)池中回流硝化后的廢水，可形成產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸與氫自養(yǎng)反硝化協(xié)同的體系，在脫氮的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了過(guò)程中的除碳，并提高了乙酸產(chǎn)率，充分利用了城市廢水中有限的碳源。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥污泥去碳脫氮除磷工藝流程示意圖。I為進(jìn)水，2為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合反應(yīng)池，3為一級(jí)沉淀池，4為厭氧池，5為缺氧池，6為好氧池，7為二級(jí)沉淀池，8為親合反應(yīng)器污泥回流，9為同步脫氮除磷反應(yīng)池污泥回流，10為出水回流，11為好氧池硝化液回流，12為出水，13為親合反應(yīng)池剩余污泥，14為同步脫氮除磷反應(yīng)池剩余污泥。
【具體實(shí)施方式】
[0009]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化親合機(jī)制的雙泥污水去碳脫氮除磷工藝方法，具體按以下步驟完成:①來(lái)自市政排水管網(wǎng)的廢水經(jīng)沉砂池處理后進(jìn)入產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池出水和一級(jí)沉淀池濃縮污泥分別回流至該池，回流比均為0.5-1.5 ;該池的水力停留時(shí)間為4~6h，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為15~20d 耦合反應(yīng)池出水進(jìn)入一級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，一級(jí)沉淀池的沉淀時(shí)間為2~3h ;③一級(jí)沉淀池上清水進(jìn)入后續(xù)厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池的濃縮污泥回流至該池的厭氧段，回流比為0.5~1，該池的總水力停留時(shí)間為8~10h，硝化液內(nèi)循環(huán)比為1~3，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為10~12d ;④厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時(shí)間為3~4h，上清水排放，完成污水處理過(guò)程。
[0010]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是步驟①中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池水力停留時(shí)間為5h，其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0011]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二的不同點(diǎn)是步驟①中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池污泥齡為18d，其他與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三的不同點(diǎn)是步驟①污泥回流比為I，其他與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四的不同點(diǎn)是步驟①中二級(jí)沉淀池上清液回流比為1，其他與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五的不同點(diǎn)是步驟②中一級(jí)沉淀池的沉淀時(shí)間為2.5h，其他與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:①來(lái)自市政排水管網(wǎng)的廢水經(jīng)沉砂池處理后進(jìn)入產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池出水和一級(jí)沉淀池濃縮污泥分別回流至該池，回流比均為0.5-1.5 ;該池的水力停留時(shí)間為4~6h，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為15~20d 耦合反應(yīng)池出水進(jìn)入一級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，一級(jí)沉淀池的沉淀時(shí)間為2~3h ;③一級(jí)沉淀池上清水進(jìn)入后續(xù)厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池，同時(shí)二級(jí)沉淀池的濃縮污泥回流至該池的厭氧段，回流比為0.5~1，該池的總水力停留時(shí)間為8~10h，硝化液內(nèi)循環(huán)比為1~3，采用水力學(xué)方法控制污泥齡為10~12d ;④厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時(shí)間為3~4h，上清水排放，完成污水處理過(guò)程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于:步驟①中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池水力停留時(shí)間為5h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于:步驟①中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池污泥齡為18d。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于:步驟①污泥回流比為I。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于:步驟①中二級(jí)沉淀池上清液回流比為I。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化耦合機(jī)制的雙泥去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，其特征在于:步驟②中一級(jí)沉淀池的沉淀時(shí)間為2.5h。
【專(zhuān)利摘要】基于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/氫自養(yǎng)反硝化菌耦合機(jī)制的雙泥污水去碳脫氮除磷工藝處理城市污水的方法，它涉及一種碳源短缺的污水中氮、磷等污染物質(zhì)的去除方法。本發(fā)明解決了采用厭氧消化作為預(yù)處理工藝時(shí)的氣體不易收集、消化效率較差的問(wèn)題，同時(shí)為后續(xù)脫氮除磷工藝提供了優(yōu)質(zhì)碳源乙酸。主要步驟為：經(jīng)沉砂池處理后的污水進(jìn)入產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸/反硝化耦合反應(yīng)池，同時(shí)工藝出水回流至該池；反應(yīng)后進(jìn)入一級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，濃縮污泥回流至耦合反應(yīng)池；一級(jí)沉淀池上清水進(jìn)入后續(xù)厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池，同步完成氮和磷的去除；反應(yīng)后的混合液進(jìn)入二級(jí)沉淀池進(jìn)行固液分離，上清水為處理水，濃縮污泥回流至厭氧/缺氧/好氧活性污泥反應(yīng)池。
【IPC分類(lèi)】C02F9/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105060623
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510449843
【發(fā)明人】王曉玲, 高尚, 宋鐵紅, 李靜文, 殷寶勇, 李紫棋, 余勇, 韓東旭, 張曉旭
【申請(qǐng)人】吉林建筑大學(xué), 王曉玲
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日