短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置與流程

本發明涉及一種經高氨氮強化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，屬于污水生物處理技術領域。

背景技術：

我國人口眾多，對凈水的需求日益增多。工業和科技的迅速發展使得水體富營養化日益嚴重，而城市生活污水中所包含的超出正常水平的氨氮能夠加速水體富營養化現象。因此氮的去除是各個城市污水處理廠所要解決的主要問題。活性污泥法是目前應用較廣泛的處理技術。傳統的脫氮方法諸如硝化反硝化常面臨碳源不足的問題，且能耗較高。近年來一些新型活性污泥法的發現給污水處理的節能降耗帶來了新機遇。

短程硝化厭氧氨氧化耦合的一體化工藝目前在高氨氮廢水中如垃圾滲濾液應用比較成熟，在城市生活污水處理方面少有應用，原因在于主要功能菌氨氧化菌(aob)和厭氧氨氧化菌(anaob)生長較慢，導致系統脆弱不穩定，且亞硝酸鹽氧化細菌(nob)可能競爭性增長而導致系統崩潰所以幾乎沒有應用。通常認為影響aob和nob的主要因素為溶解氧濃度和游離氨(fa)濃度。由莫諾方程可知aob對溶解氧的親和力比nob對溶解氧的親和力要強，即溶解氧受限制時，aob的耐受性比nob強，所以可通過持續的低溶解氧曝氣實現對系統內nob的淘洗。雖然不同文獻關于fa對aob和nob的抑制濃度報道不一致，但可以確定的是nob比aob對中高濃度的fa更敏感，所以可以通過高氨氮提高系統內fa濃度長期抑制系統內的nob。此外，厭氧氨氧化反應會生成一定比例的硝酸鹽，導致出水總氮不達標。因此若能解決上述兩個問題，則可以在節能降耗的同時達到比較好的出水效果。

技術實現要素：

本發明針對以上兩個主要問題，提出了方案。其中第一階段通過高氨氮和低溶解氧曝氣強化aob和anaob，弱化nob解決上述第一個問題，第三階段通過前置厭氧段強化內碳源的吸收，后置缺氧段強化厭氧氨氧化和反硝化作用解決上述第二個問題。

本發明的目的是通過以下方案解決的：一種經高氨氮強化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，其特征在于：包括依次連接的污水原水箱(1)和短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器(2)；其中污水原水箱(1)設有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進水泵(1.3)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應器(2)設有第二溢流管(2.1)、排水泵(2.2)、空壓機(2.3)、氣體流量計(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測探頭(2.8)，且外部設有溫控加熱帶裝置。

裝置的處理流程為：水箱中的污水通過進水泵進入sbr反應器，根據階段不同分別進行曝氣或厭氧攪拌、曝氣、缺氧攪拌，實現對污水中氮和cod的去除。

短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，其特征包括以下內容：

1)階段一：高氨氮強化階段，時間125天。接種城市污水廠高氨氮連續流短程硝化厭氧氨氧化一體化中試污泥投加至短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器，使得污泥濃度在4-6g/l。進水為北京某大學家屬區化糞池生活污水投加碳酸氫銨配制而成，水質如下：nh4⁺-n濃度為380-400mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，運行方式為進水16min、低氧曝氣180-300min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調節流量計控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時間使得曝氣結束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應時間，反之則延長反應時間，同時若出水no2^—n低于1mg/l，則提高曝氣量，從而提高nh4⁺-n去除負荷，但依然需控制曝氣階段溶解氧濃度在0.2-0.4mg/l之間。

保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網篩分，顆粒污泥沖回反應器，絮體污泥排放。

2)階段二：除nh4⁺-n濃度為380-400mg/l、時間為55天以及曝氣時間為180-240min外，其余條件與階段一一致。

3)階段三：處理城市生活污水階段。進水為北京某大學家屬區化糞池生活污水，水質如下：nh4⁺-n濃度為60-80mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，運行方式為進水16min、厭氧攪拌30min、低氧曝氣180-240min、缺氧攪拌60min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時間在氨谷點出現前結束，使得曝氣結束后nh4⁺-n剩余不低于5mg/l，若曝氣結束后nh4⁺-n濃度低于5mg/l則縮短曝氣時間，反之則延長曝氣時間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網篩分，顆粒污泥沖回反應器，絮體污泥排放。

本發明一種短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，具有以下優勢：

1)經高氨氮強化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化污泥解決了用其直接處理低氨氮城市生活污水的系統不穩定性問題，整個系統在進入處理城市生活污水階段后運行穩定；

2)處理城市生活污水階段前置厭氧攪拌，充分利用原水中的碳源使其轉變為內碳源儲存在體內，降低后續曝氣而無效浪費的碳源，節約曝氣能耗；后置缺氧攪拌，進行剩余氨氮的厭氧氨氧化作用，并進行進一步反硝化作用，使出水總氮進一步降低；

3)所有曝氣均為低氧曝氣，節約能耗。整個處理過程無需外加碳源即可實現城市生活污水的脫氮作用。

附圖說明

圖1為本發明短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置結構示意圖。

1為污水原水箱，2為短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器；其中污水原水箱(1)設有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進水泵(2.1)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器(2)設有第二溢流管(2.1)、排水管(2.2)、曝氣泵(2.3)、氣體流量計(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測探頭(2.8)，且外部設有溫控加熱帶裝置。

圖2本發明各階段原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施對本發明做進一步說明：短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，包括依次連接的污水原水箱(1)和短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器(2)；其中污水原水箱(1)設有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進水泵(2.1)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應器(2)設有第二溢流管(2.1)、排水管(2.2)、曝氣泵(2.3)、氣體流量計(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測探頭(2.8)，且外部設有溫控加熱帶裝置。

第一二階段進水水質為北京某大學家屬區化糞池生活污水投加碳酸氫銨配制而成，nh4⁺-n濃度為380-400mg/l(180-200mg/l)，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，第三階段進水水質為北京某大學家屬區化糞池生活污水，nh4⁺-n濃度為60-80mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l。

具體操作如下：

1)階段一：高氨氮強化階段，時間125天。接種城市污水廠高氨氮連續流短程硝化厭氧氨氧化一體化中試污泥投加至短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應器，使得污泥濃度在4-6g/l。運行方式為進水16min、低氧曝氣180-300min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調節流量計控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時間使得曝氣結束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應時間，反之則延長反應時間，同時若出水no2^—n低于1mg/l，則提高曝氣量，從而提高nh4⁺-n和tn去除負荷，但依然需控制曝氣階段溶解氧濃度在0.2-0.4mg/l之間。

保持絮體污泥齡20d，具體方式為每天從sbr反應器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網篩分，顆粒污泥沖回反應器，絮體污泥排放。

2)階段二：過渡階段，時間55天。運行方式為進水16min、低氧曝氣180-240min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調節流量計控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時間使得曝氣結束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應時間，反之則延長反應時間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網篩分，顆粒污泥沖回反應器，絮體污泥排放。最好不要引用

3)階段三：處理城市生活污水階段。運行方式為進水16min、厭氧攪拌30min、低氧曝氣180-240min、缺氧攪拌60min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時間在氨谷點出現前結束，使得曝氣結束后nh4⁺-n剩余不低于5mg/l，若曝氣結束后nh4⁺-n濃度低于5mg/l則縮短曝氣時間，反之則延長曝氣時間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網篩分，顆粒污泥沖回反應器，絮體污泥排放。

處理城市生活污水穩定運行后的數據表明，出水總氮小于15mg/l。其中nh4⁺-n小于5mg/l，no2^--n小于5mg/l，no3^--n小于1.5mg/l，可達一級a標準。cod去除率可達75％以上。