申请日2017.07.10
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F3/30
摘要
短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置，属于污水生物处理领域。该装置主要部分为一个短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器。第一阶段为高氨氮强化阶段，由城市生活污水投加氨氮配成高氨氮低碳氮比污水进入SBR反应器，通过低氧曝气主要实现短程硝化厌氧氨氧化作用，且高氨氮浓强化主要的功能菌——氨氧化和厌氧氨氧化菌，最终实现较高的总氮去除负荷。第二阶段为过渡阶段，降低进水氨氮浓度，低氧曝气。第三阶段为处理城市生活污水阶段，分别进行厌氧搅拌、低氧曝气、缺氧搅拌，实现污水总氮和COD的去除。数据表明，经高氨氮强化的一体化污泥比直接处理城市生活污水的一体化污泥脱氮效果更稳定，且曝气阶段为低氧曝气，节能降耗。
权利要求书
1.短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的装置，其特征在于：包括依次连接的污水原水箱(1)和短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器(2);其中污水原水箱(1)设有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2);污水原水箱(1)通过第一进水泵(1.3)与短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器(2)相连接;短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器(2)设有第二溢流管(2.1)、排水泵(2.2)、空压机(2.3)、气体流量计(2.4)、曝气头(2.5)、搅拌器(2.6)和排泥管阀(2.7)，配备溶解氧检测探头(2.8)，且外部设有温控加热带装置。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)阶段一：高氨氮强化阶段，时间125天;
接种城市污水厂高氨氮连续流短程硝化厌氧氨氧化一体化中试污泥投加至短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器，使得污泥浓度在4-6g/L;进水为城市生活污水投加碳酸氢铵配制而成，水质如下：NH4+-N浓度为380-400mg/L，COD为156-290mg/L，NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤0.5mg/L，运行方式为进水16min、低氧曝气180-300min、沉淀25min、排水5min，曝气阶段控制溶解氧0.2-0.4mg/L，温度29-30℃;
2)阶段二：过渡阶段，时间55天;
进水为城市生活污水投加碳酸氢铵配制而成，水质如下：NH4+-N浓度为180-200mg/L，COD为156-290mg/L，NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤0.5mg/L，运行方式为进水16min、低氧曝气180-240min、沉淀25min、排水5min，曝气阶段控制溶解氧0.2-0.4mg/L，温度29-30℃;
3)阶段三：处理城市生活污水阶段;
进水水质如下：NH4+-N浓度为60-80mg/L，COD为156-290mg/L，NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤0.5mg/L，运行方式为进水16min、厌氧搅拌30min、低氧曝气180-210min、缺氧搅拌60min、沉淀25min、排水5min，低氧曝气阶段控制溶解氧0.2-0.4mg/L，控制曝气时间在氨谷点出现前结束，使得曝气结束后NH4+-N剩余不低于5mg/L;温度29-30℃。
说明书
短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种经高氨氮强化后的短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
我国人口众多，对净水的需求日益增多。工业和科技的迅速发展使得水体富营养化日益严重，而城市生活污水中所包含的超出正常水平的氨氮能够加速水体富营养化现象。因此氮的去除是各个城市污水处理厂所要解决的主要问题。活性污泥法是目前应用较广泛的处理技术。传统的脱氮方法诸如硝化反硝化常面临碳源不足的问题，且能耗较高。近年来一些新型活性污泥法的发现给污水处理的节能降耗带来了新机遇。
短程硝化厌氧氨氧化耦合的一体化工艺目前在高氨氮废水中如垃圾渗滤液应用比较成熟，在城市生活污水处理方面少有应用，原因在于主要功能菌氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)生长较慢，导致系统脆弱不稳定，且亚硝酸盐氧化细菌(NOB)可能竞争性增长而导致系统崩溃所以几乎没有应用。通常认为影响AOB和NOB的主要因素为溶解氧浓度和游离氨(FA)浓度。由莫诺方程可知AOB对溶解氧的亲和力比NOB对溶解氧的亲和力要强，即溶解氧受限制时，AOB的耐受性比NOB强，所以可通过持续的低溶解氧曝气实现对系统内NOB的淘洗。虽然不同文献关于FA对AOB和NOB的抑制浓度报道不一致，但可以确定的是NOB比AOB对中高浓度的FA更敏感，所以可以通过高氨氮提高系统内FA浓度长期抑制系统内的NOB。此外，厌氧氨氧化反应会生成一定比例的硝酸盐，导致出水总氮不达标。因此若能解决上述两个问题，则可以在节能降耗的同时达到比较好的出水效果。
发明内容
本发明针对以上两个主要问题，提出了方案。其中第一阶段通过高氨 氮和低溶解氧曝气强化AOB和AnAOB，弱化NOB解决上述第一个问题，第三阶段通过前置厌氧段强化内碳源的吸收，后置缺氧段强化厌氧氨氧化和反硝化作用解决上述第二个问题。
本发明的目的是通过以下方案解决的：一种经高氨氮强化后的短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置，其特征在于：包括依次连接的污水原水箱(1)和短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器(2);其中污水原水箱(1)设有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2);污水原水箱(1)通过第一进水泵(1.3)与短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器(2)相连接;短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化耦合SBR反应器(2)设有第二溢流管(2.1)、排水泵(2.2)、空压机(2.3)、气体流量计(2.4)、曝气头(2.5)、搅拌器(2.6)和排泥管阀(2.7)，配备溶解氧检测探头(2.8)，且外部设有温控加热带装置。
装置的处理流程为：水箱中的污水通过进水泵进入SBR反应器，根据阶段不同分别进行曝气或厌氧搅拌、曝气、缺氧搅拌，实现对污水中氮和COD的去除。
短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置，其特征包括以下内容：
1)阶段一：高氨氮强化阶段，时间125天。接种城市污水厂高氨氮连续流短程硝化厌氧氨氧化一体化中试污泥投加至短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器，使得污泥浓度在4-6g/L。进水为北京某大学家属区化粪池生活污水投加碳酸氢铵配制而成，水质如下：NH4+-N浓度为380-400mg/L，COD为156-290mg/L，NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤0.5mg/L，运行方式为进水16min、低氧曝气180-300min、沉淀25min、排水5min，曝气阶段通过调节流量计控制溶解氧0.2-0.4mg/L，温度28-30℃。控制曝气时间使得曝气结束后NH4+-N剩余不低于20mg/L，若出水NH4+-N浓度低于20mg/L则缩短反应时间，反之则延长反应时间，同时若出水NO2—N低于1mg/L，则提高曝气量，从而提高NH4+-N去除负荷，但依然需控制曝气阶段溶解氧浓度在0.2-0.4mg/L之间。
保持絮体污泥龄20d，具体方式为从SBR反应器中取100mL混合污泥，用0.18微米筛网筛分，颗粒污泥冲回反应器，絮体污泥排放。
2)阶段二：除NH4+-N浓度为380-400mg/L、时间为55天以及曝气时间为180-240min外，其余条件与阶段一一致。
3)阶段三：处理城市生活污水阶段。进水为北京某大学家属区化粪池生活污水，水质如下：NH4+-N浓度为60-80mg/L，COD为156-290mg/L，NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤0.5mg/L，运行方式为进水16min、厌氧搅拌30min、低氧曝气180-240min、缺氧搅拌60min、沉淀25min、排水5min，曝气阶段控制溶解氧0.2-0.4mg/L，温度28-30℃。控制曝气时间在氨谷点出现前结束，使得曝气结束后NH4+-N剩余不低于5mg/L，若曝气结束后NH4+-N浓度低于5mg/L则缩短曝气时间，反之则延长曝气时间。保持絮体污泥龄20d，具体方式为从SBR反应器中取100mL混合污泥，用0.18微米筛网筛分，颗粒污泥冲回反应器，絮体污泥排放。
本发明一种短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化处理城市生活污水的方法与装置，具有以下优势：
1)经高氨氮强化后的短程硝化厌氧氨氧化耦合反硝化污泥解决了用其直接处理低氨氮城市生活污水的系统不稳定性问题，整个系统在进入处理城市生活污水阶段后运行稳定;
2)处理城市生活污水阶段前置厌氧搅拌，充分利用原水中的碳源使其转变为内碳源储存在体内，降低后续曝气而无效浪费的碳源，节约曝气能耗;后置缺氧搅拌，进行剩余氨氮的厌氧氨氧化作用，并进行进一步反硝化作用，使出水总氮进一步降低;
3)所有曝气均为低氧曝气，节约能耗。整个处理过程无需外加碳源即可实现城市生活污水的脱氮作用。