以二级进水提供电子供体的城镇污水深度协同脱氮的方法

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种以二级进水提供电子供体的城镇污水深度协同脱氮的方法。

背景技术：

1、过量氮元素排入河道或湖泊等缓流水体会加速水体富营养化过程，并生成对水生动植物有害的物质。为了减少氮元素的排放量，改善水环境质量，我国建成了众多城镇污水处理厂，并制定了严格的总氮排放标准，如《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918-2002)(总氮≤15mg/l)。部分重点地区颁布了更加严格的地方标准，如《城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》(db 5301/t43-2020)，其中的总氮排放标准为5mg/l；部分地区甚至要求达到《地表水环境质量标准》(gb 3838-2002)中的ⅲ类标准(总氮≤1mg/l)。城镇污水处理厂仅靠二级生化处理很难使出水总氮达到上述标准，因此城镇污水需要深度脱氮。

2、公开号为cn116282521a的中国专利《一种基于改良反硝化滤池的城镇污水深度协同脱氮的方法》中采用改良反硝化滤池，在启动时使改良反硝化滤池的石英砂填料上覆盖着生物膜，生物膜中含有锰氧化菌、反硝化菌、水解酸化菌和厌氧氨氧化菌，并含有生物锰氧化物；利用该滤池对城镇污水深度处理，处理后出水总氮为1.47mg/l，去除率为93.38％。虽然该方法对总氮具有很高的去除率，也不需要外加碳源，但是出水总氮没有降到1mg/l以下，并且需要投加二价锰生成生物锰氧化物。此外由于该方法以难降解有机物，难降解有机物的氧化、水解产物作为碳源，反硝化速率较低。并且，启动阶段至少需要199天，耗时长。

3、因此目前迫切需要一种不需要外加任何化学药剂、总氮去除率高、运行成本低、不产生二次污染、启动时间短的城镇污水深度脱氮技术。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种以二级进水提供电子供体的城镇污水深度协同脱氮的方法，它不需要外加任何化学药剂、总氮去除率高、运行成本低、不产生二次污染、启动时间短。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种以二级进水提供电子供体的城镇污水深度协同脱氮的方法，方法包括：

3、s1，启动阶段：

4、s11，以城镇污水处理厂二级出水作为反硝化滤池的进水，并在反硝化滤池内接种水解酸化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌，水解酸化菌和反硝化菌均每3天接种一次，共接种4次；厌氧氨氧化菌每7天接种一次；

5、s12，出水氨氮稳定后，以城镇污水处理厂二级出水和过滤后的二级进水的混合液作为反硝化滤池的进水，并通过调控二级出水和二级进水的比例使进水氨氮浓度呈阶梯式提高至6.5mg/l，在阶梯式提高进水氨氮浓度的过程中，待出水氨氮稳定后再进行下一次提升，厌氧氨氧化菌接种至出水氨氮最后一次稳定；

6、s2，稳定阶段：

7、将氨氮浓度为6.5mg/l的二级出水和二级进水的混合液作为进水泵入反硝化滤池中处理，水力停留时间为4-6小时，反冲洗周期为6-8天。

8、进一步，步骤s1中，每次接种菌液均为300ml，水解酸化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌的菌浓度分别为10g/l-15g/l、10g/l-13g/l、5g/l-8g/l。

9、进一步，步骤s12中，阶梯式提高进水氨氮浓度的过程中，进水氨氮浓度依次提升至1mg/l、2mg/l、3mg/l、5mg/l、6.5mg/l。

10、进一步，出水氨氮稳定是指出水中氨氮浓度在连续10～12天内相对氨氮平均浓度波动不超过10％。

11、进一步，步骤s2中，每次反冲洗时间为3-5分钟，反冲洗强度为10-12l/(s·m2)。

12、进一步，反硝化滤池包括：

13、池体，所述池体的底部设有进水口，所述池体的上端部设有出水口；

14、承托层，所述承托层配置在所述池体内，并与所述池体的底部之间留有空间；

15、填料层，所述填料层位于所述承托层上，并位于所述出水口下方；其中，

16、所述承托层和所述填料层均由石英砂构成，所述承托层的石英砂的粒径大于所述填料层的石英砂的粒径。

17、进一步，所述承托层的石英砂的粒径为1-2cm，所述填料层的石英砂的粒径为2-4mm。

18、进一步，所述承托层的厚度为10cm，所述填料层的厚度为70cm。

19、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

20、(1)不需要外加任何化学药剂，运行成本极低、不会产生二次污染：本发明以二级进水中的有机物和氨氮作为部分反硝化-厌氧氨氧化与反硝化深度协同脱氮的电子供体；反硝化菌以二级进水中的有机物作为碳源，将二级出水中的硝态氮还原至亚硝态氮，然后厌氧氨氧化菌以二级进水中的氨氮作为电子供体将产生的亚硝态氮还原至氮气，最后剩余的亚硝态氮被反硝化菌利用二级进水中的有机物作为碳源进一步反硝化至氮气，因此，本发明不需要外加任何化学药剂，运行成本极低，且不会产生二次污染；

21、(2)深度协同脱氮速率快：在本反硝化滤池中，反硝化菌以二级进水中易降解的溶解性有机物作为碳源，反硝化反应速率快，有利于提高部分反硝化-厌氧氨氧化与反硝化深度协同脱氮的速率；

22、(3)总氮去除效果极好：总氮从约22mg/l降到了0.51mg/l，去除率达到了97.68％。出水总氮达到了《地表水环境质量标准》(gb 3838-2002)中的ⅲ类标准；

23、(4)减少了碳源需求量：在本反硝化滤池中，通过实现部分反硝化-厌氧氨氧化与反硝化深度协同脱氮，提高了深度脱氮效果，减少了碳源需求量。理论上，将1mg硝态氮还原至氮气需要2.86mg cod，将1mg硝态氮还原至亚硝态氮需要1.14mg cod；然而采用部分反硝化-厌氧氨氧化去除1mg总氮(硝态氮+氨氮)仅需约0.74mg cod。本发明去除1mg总氮实际消耗1.30mg cod，远低于反硝化脱氮的理论cod消耗量；

24、(5)降低了城镇污水处理厂二级生化处理的运行成本：被拦截的悬浮有机物经厌氧发酵产生沼气，然后利用沼气发电可以为城镇污水处理厂提供电能，部分二级进水未经过二级生化处理，降低了二级生化处理的运行成本；

25、(6)启动时间得以缩短：一方面，各种菌种同时接种，缩短了接种时间，另一方面，由于深度协同脱氮速率快，使得进水氨氮浓度呈阶梯式提高至6.5mg/l的时间得以缩短；本发明中，启动时间是140天，而公开号为cn116282521a的专利中，按先后顺序接种菌种，接种菌种至少需要39天，进水氨氮浓度呈阶梯式提高至7需要160天(需要160天来自针对公开号为cn116282521a的专利内容所发表的论文《advanced synergetic nitrogen removal ofmunicipal wastewater using oxidation products of refractory organic mattersin secondary effluent by biogenic manganese oxides as carbon source》)，启动时间至少需要199天，所以，本发明大大缩短了启动阶段所需时间。