城鎮生活污水處理廠深度處理工藝探討

摘 要：針對低C/N城鎮污水及工業廢水的深度脫氮處理。通過將富集馴化的低溶解氧硝化反應器與短程反硝化厭氧氨氧化工藝相結合，在無外加碳源條件下，通過優化工藝參數及進水流量分配實現該裝置的深度脫氮同時降低處理能耗，運行穩定可靠，便于推廣。

關鍵詞：生活污水；深度處理；短程反硝化；厭氧氨氧化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.041

1 引言

活性污泥法廣泛用于各類污水中的氮磷等污染物的去除，利用活性污泥法進行的傳統生物脫氮過程是在好氧條件下將氨氮轉化為硝態氮，缺氧階段利用有機物作為電子供體將硝態氮還原為氮氣實現氮的去除。但城市生活污水普遍存在碳源不足的問題，在使用傳統活性污泥處理工藝時會導致碳源不足引起的脫氮效率較低，難以達標排放[1]。若增加深度處理則會提高運行成本高、增加占地面積。因此，如何通過耦合污水脫氮處理的關鍵技術開發出節能降耗污水深度脫氮工藝，提高低C/N比生活污水中碳源的有效利用，在保證廢水高效脫氮基礎上降低處理成本及運行費用，實現節能、高效深度脫氮技術于一體的組合系統，已成為現階段污水處理領域的重大需求。

2 工藝思路

針對處理低C/N城市污水面臨處理效率低和運行能耗高的兩大技術難題，結合馴化富集低溶解氧硝化污泥、同步硝化反硝化和短程反硝化厭氧氨氧化聯用等關鍵技術，提出一種節能降耗深度處理低C/N生活污水的裝置及方法，即生活污水分為兩股依次進入兩個SBR中，在第一個SBR中，富集馴化低溶解氧全程硝化污泥，同時通過優化進水方式充分利用第一股進水中的有機碳源，強化系統的同步硝化反硝化效果；在第二個SBR中，首先利用第二股生活污水中的有機碳源將第一個SBR反應器出水中的硝態氮還原為亞硝態氮，隨后厭氧氨氧化菌以還原產物亞硝態氮和進水中的氨氮為底物進行自養脫氮，厭氧氨氧化反應產生的部分硝態氮可以在下一個周期中被還原為亞硝態氮而得到去除，使系統中不會發生硝態氮的積累，提高總氮去除率。

3 技術方案

一種低氧硝化耦合短程反硝化厭氧氨氧化處理生活污水的裝置，主要由污水水箱、SND-SBR反應器、中間水箱、A-SBR反應器和出水箱組成；污水水箱經進水管由SND-SBR進水泵和A-SBR進水泵分別連接到SND-SBR反應器和A-SBR反應器，SND-SBR反應器通過中間水箱及回流泵與A-SBR反應器連接，A-SBR反應器經過排水閥與出水箱連接。其特征在于：SND-SBR反應器和A-SBR反應器中均安裝有攪拌器；SND-SBR反應器中設有曝氣裝置；SND-SBR反應器中安裝有溶解氧測定儀，在線對曝氣裝置的曝氣量進行實時監控，保證SND-SBR反應器反應過程中的DO濃度在0.2-0.4mg/L范圍內；SND-SBR反應器和A-SBR反應器中均填充有聚氨酯泡沫懸浮生物填料。在SND-SBR反應器中，填料的體積填充比為40%-50%，全部功能微生物均附著生長在泡沫填料上，以省去泥水分離環節，在增加排水比的同時防止污泥流失。

低氧硝化耦合短程反硝化厭氧氨氧化處理生活污水的方法，該方法的具體步驟為：

（1）反應器的啟動運行：在SND-SBR反應器中，接種取自傳統污水處理廠的回流污泥，接種后混合液污泥濃度為4200-5500mg/L。利用含NH4+-N濃度為45-55mg/L人工配水馴化富集低溶解氧硝化細菌。NH4+-N硝化反應過程中，控制較低的曝氣量使DO濃度維持在0.15-0.35mg/L濃度范圍內。在進水曝氣2.5h內，混合液中NH4+-N<4.5mg/L時，認為SND-SBR反應器低溶解氧硝化細菌富集完成。此時，向SND-SBR反應器中投加懸浮生物填料，填料的體積填充比為35%-45%，同時SND-SBR的進水由人工配水改為實際生活污水，當混合液中NH4+-N<4.5mg/L，NO3--N<30mg/L時，確認SND-SBR反應器啟動完成，進入平穩運行階段；在A-SBR反應器中，接種已經掛好短程反硝化生物膜的懸浮生物填料和厭氧氨氧化顆粒，A-SBR反應器中填料的體積填充比為20%-25%，厭氧氨氧化顆粒污泥濃度為3000-4000mg/L。

（2）當SND-SBR反應器啟動結束之后，生活污水分為兩部分經SND-SBR進水泵和A-SBR進水泵進入SND-SBR反應器和A-SBR反應器。第一股原水通過脈沖進水方式進入SND-SBR反應器，在DO濃度為0.2-0.4mg/L條件下連續曝氣3-4.5h，附著生長在填料外部的低溶解氧硝化菌通過硝化作用將原水中的氨氮轉換為硝態氮，附著在填料內部的異養菌利用原水中的有機物將產生的硝態氮進行反硝化脫氮處理。

（3）曝氣結束后，富含硝態氮的出水排入到中間水箱，后與第二股原水體積比按3：1分別經回流泵和A-SBR進水泵進入A-SBR反應器，A-SBR反應器進水混合后的硝態氮和氨氮質量濃度比在1.5-1.7范圍內。缺氧攪拌2-3h，附著生長在填料上的短程反硝化菌以原水中有機物為電子供體，將硝態氮還原至亞硝態氮，厭氧氨氧化顆粒將產生的亞硝態氮和原水中的氨氮轉換為氮氣。厭氧氨氧化顆粒污泥濃度2000-3000mg/L。反應結束后，出水經排水閥排入出水箱，排水比75%。

4 運行實例

在該運行條件下，以南京某小區實際生活污水為處理對象（COD=160-320mg/L，TN=45-68mg/L）。在調試完成連續運行的3個月中，COD和TN的平均去除率分別為91%和87%，在未排泥的情況下，污泥濃度維持穩定，系統具有良好的處理效果和污泥減量作用。

5 小結

通過將馴化富集低溶解氧硝化污泥、同步硝化反硝化和短程反硝化厭氧氨氧化聯用等關鍵技術有機結合并對進水方式和工藝運行參數進行合理優化，最大限度利用原水中有機碳源，實現低能耗、深度脫氮于一體的組合系統。（1）馴化富集的低溶解氧硝化污泥在低溶解氧（DO=0.2-0.4mg/L）條件下，以相對穩定的硝化速率實現氨氮的高效氧化。與傳統硝化污泥相比，節省曝氣量，降低運行成本；（2）最大限度的利用了原水中的有機碳源，用于反硝化脫氮和短程反硝化為厭氧氨氧化反應提供底物，在無需額外投加有機碳源條件下，實現低C/N比污水的深度脫氮；（3）通過投加懸浮填料的方式使功能微生物附著生長在填料上，增加系統中的生物量，同時創造有利于異養反硝化菌生長的微環境，提高脫氮效率，減少泥水分離時間；（4）工藝啟動運行簡單易控，能夠快速實現穩定脫氮。

參考文獻：

[1]袁亦方.兼氧與好氧膜生物反應器處理低碳氮比污水對比試驗研究[D].華東交通大學，2016.

[2]桂雙林，麥兆環，付嘉琦，王歆，吳九九.基于厭氧氨氧化技術的新型生物脫氮工藝研究進展[J].能源研究與管理，2017（02）：29-33.

作者簡介：苗紅霞（1979-），女，山東臨沂人，本科，工程師，從事水污染治理、市政工程方面的設計與研究。