一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法技术

一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法属于污水生物处理技术领域。城市污水通过HRAS反应器将其含有的有机物转化至污泥中，通过短程硝化

【技术实现步骤摘要】
一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法

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[0001]本专利技术涉及一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的系统，属于污水生物处理


技术介绍
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[0002]近年来，随着人民生活水平的提高，城市污水中的氮含量越来越高，导致水体富营养化现象经常发生，如何高效经济的去除水中的氮素已经成为了水处理领域研究的重要方向。传统的生物脱氮工艺中，污水需要在好氧硝化作用下，将NH
4+
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N转化为NO3‑
‑
N，再在缺氧的条件下进行反硝化，将废水中的氮最终转化为N2溢出。这一过程中需要消耗大量的曝气能耗与外在碳源，运行费用高。因此，厌氧氨氧化技术因其能耗低、无需有机碳源、污泥产量少等优点迅速成为水处理领域的研究热点。但是，由于反应中NO2‑
难以稳定高效的获取制约了厌氧氨氧化进一步完善补充并进行拓展性研究。其中包括已经得到广泛研究和应用的短程硝化
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厌氧氨氧化(Partial Nitritation/Anammox,PN/A)工艺以及短程反硝化
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厌氧氨氧化(Partial Denitrification/Anammox,PD/A)工艺。
[0003]短程硝化
‑
厌氧氨氧化工艺可节约近60％的供氧量和100％的外部碳源，且污泥产量减少80％，但运行过程难以抑制短程硝化
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厌氧氨氧化反应器内亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性，导致出水中的NO3‑
过量，脱氮效率低。而短程反硝化
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厌氧氨氧化工艺在处理城市污水方面，可降低50％的曝气量和80％的有机物投加量，相较于短程硝化
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厌氧氨氧化工艺，短程反硝化
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厌氧氨氧化工艺首先不受NOB影响，且短程反硝化
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厌氧氨氧化工艺理论脱氮率高达100％，同时有效降低了温室气体N2O的排放。因此，通过短程反硝化强化主流厌氧氨氧化自养脱氮，即DEMA工艺(Denitratation Enhanced Mainstream Anammox)，与单一PN/A或PD/A工艺相比，有望实现更加高效的脱氮与经济价值。
[0004]短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器在运行过程中需要少量的有机物，外加商业碳源，在一定程度上会增加运行费用，不符合经济高效的原则。过去的实验中多采用城市污水中的有机物作为碳源，但城市污水中含有很多不易利用的有机物导致有机物质量差，且实际城市污水有机物浓度经常变化，不稳定。而污泥发酵可以产生优质的碳源，如发酵液中含有大量非常适合反硝化的乙酸、丙酸，使系统拥有稳定高效的有机物供应。另外，我国污水处理中污泥的处置也是一大难题，传统的污泥处理过程包括消化、脱水、干化和焚烧等，其费用占整个污水厂建设和运营费用的40％
‑
50％。而将污泥泵入发酵罐进行厌氧发酵产碳源，同时实现了污泥的减量化处理，是一种符合可持续发展战略的绿色工艺，有很高的应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对传统的短程硝化
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厌氧氨氧化工艺中厌氧氨氧化脱氮比例低与出水中NO3‑
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N易过量的问题，构建了一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法。通过将污水处理厂污泥进行发酵产生有机酸来强化短程反硝化
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厌氧氨氧化工艺，减少或无
需外在商业碳源的使用，降低运行费用的同时还可以实现污泥减量，实现了巨大的经济价值和环境效益。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的
[0007]一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的系统，其特征在于，包括HRAS反应器(1)、短程硝化
‑
厌氧氨氧化反应器(2)、短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)、厌氧发酵反应器(4)；HRAS反应器(1)包括原水箱(1.1)、第一搅拌器(1.2)、第一进水泵(1.3)、第一进水口(1.4)、第一出水口(1.5)、沉淀池(1.6)；短程硝化
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厌氧氨氧化反应器(2)包括第二进水泵(2.1)、曝气头(2.2)、第一中间水箱(2.3)、第二进水口(2.4)、第二出水口(2.5)；短程反硝化
‑
厌氧氨氧化反应器(3)包括第三进水口(3.1)、第四进水口(3.2)第三出水口(3.3)、第二搅拌器(3.4)、出水水箱(3.5)、第三进水泵(3.6)、第四进水泵(3.7)、第五进水泵(3.8)；厌氧发酵反应器(4)包括第一进泥口(4.1)、第四出水口(4.2)、第三搅拌器(4.3)、发酵液储备箱(4.4)、第六进水泵(4.5)、第七进水泵(4.6)；
[0008]原水箱(1.1)通过第一进水泵(1.3)与HRAS反应器(1)的第一进水口(1.4)相连、HRAS反应器(1)的第一出水口(1.5)与沉淀池(1.6)相连，沉淀池(1.6)通过第二进水泵(2.1)与短程硝化
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厌氧氨氧化反应器(2)的第二进水口(2.4)相连；第一中间水箱(2.3)通过第五进水泵(3.8)与短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)的第四进水口(3.2)相连；HRAS反应器(1)通过第七进水泵(4.6)与厌氧发酵反应器(4)的第一进泥口(4.1)相连；发酵液储备箱(4.4)的第四出水口(4.2)通过第四进水泵(3.7)与短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)的第三进水口(3.1)相连；
[0009]利用权利要求1所述系统进行一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法，运行时操作过程如下：
[0010]1)城市污水进入HRAS反应器，控制HRAS反应器运行过程溶解氧浓度在2.0
‑
5.0mg/L，污泥浓度MLSS为2.0
‑
5.0g/L，水力停留时间为30
‑
60分钟，污泥停留时间控制为1
‑
5天，通过在30
‑
60分钟的范围内增加HRAS反应器的水力停留时间或在2.0
‑
5.0mg/L的范围内增加HRAS反应器的溶解氧浓度，控制HRAS反应器出水COD浓度小于等于40mg/L，使城市污水中的有机物转移至污泥中；
[0011]2)HRAS反应器出水泵入短程硝化
‑
厌氧氨氧化反应器，控制短程硝化
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厌氧氨氧化反应器运行过程的污泥浓度MLSS为2.0
‑
5.0g/L，溶解氧浓度为0.10
‑
0.80mg/L，去除污水中的NH
4+
‑
N；
[0012]3)HRAS反应器产生的污泥进入厌氧发酵反应器，控制运行过程厌氧发酵反应器内的污泥浓度MLSS为6.0
‑
15.0g/L，污泥停留时间SRT为2
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5d，温度为25
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的系统，其特征在于，包括HRAS反应器(1)、短程硝化
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厌氧氨氧化反应器(2)、短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)、厌氧发酵反应器(4)；HRAS反应器(1)包括原水箱(1.1)、第一搅拌器(1.2)、第一进水泵(1.3)、第一进水口(1.4)、第一出水口(1.5)、沉淀池(1.6)；短程硝化
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厌氧氨氧化反应器(2)包括第二进水泵(2.1)、曝气头(2.2)、第一中间水箱(2.3)、第二进水口(2.4)、第二出水口(2.5)；短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)包括第三进水口(3.1)、第四进水口(3.2)第三出水口(3.3)、第二搅拌器(3.4)、出水水箱(3.5)、第三进水泵(3.6)、第四进水泵(3.7)、第五进水泵(3.8)；厌氧发酵反应器(4)包括第一进泥口(4.1)、第四出水口(4.2)、第三搅拌器(4.3)、发酵液储备箱(4.4)、第六进水泵(4.5)、第七进水泵(4.6)；原水箱(1.1)通过第一进水泵(1.3)与HRAS反应器(1)的第一进水口(1.4)相连、HRAS反应器(1)的第一出水口(1.5)与沉淀池(1.6)相连，沉淀池(1.6)通过第二进水泵(2.1)与短程硝化
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厌氧氨氧化反应器(2)的第二进水口(2.4)相连；第一中间水箱(2.3)通过第五进水泵(3.8)与短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)的第四进水口(3.2)相连；HRAS反应器(1)通过第七进水泵(4.6)与厌氧发酵反应器(4)的第一进泥口(4.1)相连；发酵液储备箱(4.4)的第四出水口(4.2)通过第四进水泵(3.7)与短程反硝化
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厌氧氨氧化反应器(3)的第三进水口(3.1)相连。2.利用权利要求1所述系统进行一种发酵碳源强化DEMA工艺处理城市污水脱氮效能的方法，其特征在于，运行时操作过程如下：1)城市污水进入HRAS反应器，控制HRAS反应器运行过程溶解氧浓度在2.0
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5.0mg/L，污泥浓度MLSS为2.0
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5.0g/L，水力停留时间为30
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60分钟，污泥停留时间控制为1
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5天，通过在30
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60分钟的范围内增加HRAS反应器的水力停留时间或在2.0
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5.0mg/L的范围内增加HRAS反应器的溶解氧浓度，控制HRAS反应器出水COD浓度小于等于40mg/L，使城市污水中的有机物转移至污泥中；2)HRAS反应器出水泵入短程硝化
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厌氧氨氧化反应器，控制短程硝化
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厌氧氨氧化反应器运行过程的污泥浓度MLSS为2.0
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5.0g/L，溶解氧浓度为0.10
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0.80mg/L，去除污水中的NH
4+
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N；3)HRAS反应器产生的污泥进入厌氧发酵反应器，控制运行过程厌氧发酵反应器内的污泥浓度MLSS为6.0
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15.0g/L，污泥停留时间SRT为2
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5d，温度为25
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35℃，发酵过程pH为9.0
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9.5；4)短程硝化
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【专利技术属性】
技术研发人员：操沈彬，兰宇，杜睿，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：