申请日2013.05.22
公开(公告)日2013.08.14
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮污水的装置和方法，属于污水处理技术领域。主要包括污水厌氧产甲烷反应器、污泥厌氧消化罐、同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器、短程硝化反应器、进水池、出水池;厌氧消化污泥分别接种到污水厌氧产甲烷反应器和污泥厌氧消化罐;将培养驯化好的厌氧氨氧化和反硝化型甲烷厌氧氧化菌共生菌群污泥接种到同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器中，将培养驯化好的短程硝化污泥接种到短程硝化反应器中，进行污水处理。本发明解决污水脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低的矛盾。
权利要求书
1.一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮比污水的装置，其特征在 于：主要包括污水厌氧产甲烷反应器(1)、污泥厌氧消化罐(2)、同步厌氧氨 氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)、短程硝化反应器(4)、进水池(5)、出水池 (6);
污水厌氧产甲烷反应器(1)为一圆柱体生化反应器，进水池(5)通过进 水泵(1.1)与污水厌氧产甲烷反应器(1)底部设置的的旋流布水器(1.2)连 接，能使原污水从进水池(5)经底部设有的旋流布水器(1.2)进入污水厌氧 产甲烷反应器(1)，污水厌氧产甲烷反应器(1)上部设有气液固三相分离器 (1.3)，气液固三相分离器的集气室(1.4)通过排气管进入与集气瓶(1.5)连 接，气液固三相分离器上部设有出水槽(1.6)，该出水槽中经出水泵(1.7)与 同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)连接，污水厌氧产甲烷反应器(1) 底部还设有污泥泵(1.8)可以将底部的污泥和颗粒型底物引入污泥厌氧消化罐 (2)，污水厌氧产甲烷反应器(1)在不同高度还设有取样口(1.9);
污泥厌氧消化罐(2)为一圆柱体生化反应器，内部设有机械搅拌器(2.1)， 污泥厌氧消化罐(2)还设有污泥消化液回流泵(2.2)，通过污泥消化液回流泵 (2.2)可以将污泥消化上清液回流至污水厌氧产甲烷反应器(1)，污泥厌氧消 化罐(2)外部设有加热外套(2.3)，底部设有排泥口(2.4);
同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)设有甲烷进气系统，使得集气 瓶(1.5)中的甲烷通过甲烷气泵(3.1)和甲烷气体流量计(3.2)调节流量后， 再通过同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)底部的甲烷曝气头(3.3) 将甲烷分散后引入到同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)内，多余的甲 烷通过同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)上部的甲烷回收管(3.4) 进入到甲烷回收瓶(3.5)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)为一圆 柱体反应器，内设有机械搅拌器(3.6)和膜组件(3.7)，通过出水泵(3.8) 可以将膜组件(3.7)分离出来的出水引入到中间水箱(3.9)中，厌氧甲烷氧 化反应器(3)在不同高度还设有取样口(3.10)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷 氧化反应器(3)底部设有排泥口(3.11);
短程硝化反应器(4)通过蠕动泵(4.1)与中间水箱(3.9)连接，可以将 中间水箱(3.9)中的水引入短程硝化反应器(4)中，空气鼓风机(4.2)通过 空气流量计(4.3)和短程硝化反应器(4)内的空气曝气头(4.4)连接，使得 空气鼓风机(4.2)将空气吸入并通过空气流量计(4.3)调节流量后送入空气 曝气头(4.4)，空气经空气曝气头(4.4)分散后通入短程硝化反应器(4)内， 短程硝化反应器(4)通过硝化液回流泵(4.6)与同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷 氧化反应器(3)连接，使得短程硝化反应器(4)部分出水通过硝化液回流泵 (4.6)引入同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)内，同时短程硝化反 应器(4)还与沉淀池(4.7)连接，使得另一部分出水通过沉淀池(4.7)泥水 分离后引入出水池(6)中，沉池池(4.7)底部通过污泥回流泵(4.8)与短程 硝化反应器(4)，使得沉池池(4.7)底部的污泥经污泥回流泵(4.8)回流至 短程硝化反应器(4)，短程硝化反应器(4)内部设有机械搅拌器(4.5)，上部 设有排气管(4.9)，底部设有排泥口(4.10)。
2.一种利用权利要求1的装置实现同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低 碳氮比污水的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将从城市污水 厂污泥消化池取得的厌氧消化污泥分别接种到污水厌氧产 甲烷反应器(1)和污泥厌氧消化罐(2)，投加后的污泥浓度MLSS分别为 5000-6000mg/L和10000-15000mg/L;将培养驯化好的厌氧氨氧化(Anammox) 和反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO)共生菌群污泥接种到同步厌氧氨氧化和 厌氧甲烷氧化反应器(3)中，投加后的污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将培 养驯化好的短程硝化污泥接种到短程硝化反应器(4)中，投加后的污泥浓度MLSS 为3000-4000mg/L;
2)低碳氮比污水和污泥厌氧消化罐(2)中的消化上清液同时入污水厌氧产甲 烷反应器(1)，污水厌氧产甲烷反应器(1)运行温度控制在25-30℃，运行pH 值为6.5-8.5，水力停留时间HRT为6-12小时，HRT随着进水有机物COD浓度 增高而延长，当处理COD<400mg/L的城市污水时，HRT为6-8小时;
3)污水厌氧产甲烷反应器(1)底部的污泥和颗粒型底物引入污泥厌氧消化 罐(2)，污泥厌氧消化罐的运行温度为35℃，污泥停留时间为6-12天，机械搅 拌器的转速设置为250-300rpm;
4)将污水厌氧产甲烷反应器(1)出水槽(1.6)中的出水和短程硝化反应 器(4)中的短程硝化液分别通过出水泵和硝化液回流泵引入同步厌氧氨氧化和 厌氧甲烷氧化反应器(3)，并将污水厌氧产甲烷反应器集气瓶中收集的甲烷气 体通过甲烷气泵和甲烷流量计调节流量后通入同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化 反应器(3)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器的运行温度为25-30℃，运 行pH为7.0-8.3，水力停留时间HRT为6-24h，HRT随着进水氨氮NH4+-N浓度增 高而延长，当处理NH4+-N<50mg/L的城市污水时，HRT为6-8小时，当处理 50mg/L
5)同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器出水通过中间水箱后用蠕动泵引 入短程硝化反应器，短程硝化反应器水力停留时间为4-12小时，HRT随着进水 氨氮NH4+-N浓度增高而延长，当处理NH4+-N<50mg/L的城市污水时，HRT为4-6 小时，当处理50mg/L
6)短程硝化反应器出水通过沉淀池泥水分离后流入出水池，沉淀池底部的 污泥经污泥回流泵回流至短程硝化反应器，污泥回流比维持在25%-75%;
7)重复第2)—6)步骤。
说明书
一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧污水生物脱氮的方法，尤其是一种同步厌氧氨氧化和 厌氧甲烷氧化处理低碳氮污水的装置和方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
传统的污水生物脱氮工艺，大多基于好氧硝化和异养反硝化开发的工艺(典 型的代表如A/O工艺)。而好氧硝化需要充足的曝气来维持好氧氨氧化菌(AOB, Ammonia oxidation bacteria)和亚硝化氧化菌(NOB,Nitrite oxidation bacteria)的代谢而实现氨氮(NH4+)向亚硝化态氮(NO2-)和硝态氮(NO3-)的转化; 在处理C/N比较低的城市污水时，需要提供充足的外碳源来维持反硝化菌的异 养反硝化作用，从而实现NO3-和NO2-向氮气(N2)的转化。可见，在传统生物脱氮 过程中，需要耗费大量的能源和碳源。
厌氧氨氧化菌Anammox和反硝化型厌氧甲烷氧化菌N-DAMO的发现，使低能 耗、可持续污水处理技术成为可能。Anammox菌利用NO2-替代O2作为电子受体将NH4+转化为N2，无需有机碳源，因此与传统生物脱氮工艺相比，Anammox工艺可节省 100%有机碳源消耗，可节省60%的曝气量，从而降低工艺的直接能耗和运行费用。 此外，基于对Anammox的生化代谢途径研究发现，在正常条件下Anammox菌几乎 不会释放N2O。N-DAMO菌可以利用污水或污泥厌氧处理产生的CH4作为电子供体， 来实现厌氧甲烷氧化和反硝化，在将NOx--N转化为N2的同时，强温室气体CH4将被 转化为CO2。
城市污水生物处理脱氮过程和除磷过程均需要有机物作为碳源，一般要求 BOD/TKN>4，但我国城市污水C/N比普遍偏低，无法满足脱氮除磷的需求。本 发明提出在污水处理中采用步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化，能利用Anammox的自 养特性和N-DAMO菌利用温室气体CH4作为反硝化碳源的特性，是一种全新的污 水生物脱氮新技术，它的实现能解决污水脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏 低的矛盾。
发明内容
本发明涉及一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理污泥消化上清液的装 置和方法，提出了一种新型的借助厌氧氨氧化菌和反硝化厌氧甲烷氧化菌的污 水处理工艺，解决了解决污水脱氮处理中有机碳源不足、C/N比偏低的矛盾。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮比污水的装置，其特征在 于：主要包括污水厌氧产甲烷反应器(1)、污泥厌氧消化罐(2)、同步厌氧氨 氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)、短程硝化反应器(4)、进水池(5)、出水池 (6);
污水厌氧产甲烷反应器(1)为一圆柱体生化反应器，进水池(5)通过进 水泵(1.1)与污水厌氧产甲烷反应器(1)底部设置的的旋流布水器(1.2)连 接，能使原污水从进水池(5)经底部设有的旋流布水器(1.2)进入污水厌氧 产甲烷反应器(1)，污水厌氧产甲烷反应器(1)上部设有气液固三相分离器 (1.3)，气液固三相分离器的集气室(1.4)通过排气管进入与集气瓶(1.5)连 接，气液固三相分离器上部设有出水槽(1.6)，该出水槽中经出水泵(1.7)与 同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)连接，污水厌氧产甲烷反应器(1) 底部还设有污泥泵(1.8)可以将底部的污泥和颗粒型底物引入污泥厌氧消化罐 (2)，污水厌氧产甲烷反应器(1)在不同高度还设有取样口(1.9);
污泥厌氧消化罐(2)为一圆柱体生化反应器，内部设有机械搅拌器(2.1)， 污泥厌氧消化罐(2)还设有污泥消化液回流泵(2.2)，通过污泥消化液回流泵 (2.2)可以将污泥消化上清液回流至污水厌氧产甲烷反应器(1)，污泥厌氧消 化罐(2)外部设有加热外套(2.3)，底部设有排泥口(2.4);
同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)设有甲烷进气系统，使得集气 瓶(1.5)中的甲烷通过甲烷气泵(3.1)和甲烷气体流量计(3.2)调节流量后， 再通过同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)底部的甲烷曝气头(3.3) 将甲烷分散后引入到同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)内，多余的甲 烷通过同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)上部的甲烷回收管(3.4) 进入到甲烷回收瓶(3.5)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)为一圆 柱体反应器，内设有机械搅拌器(3.6)和膜组件(3.7)，通过出水泵(3.8) 可以将膜组件(3.7)分离出来的出水引入到中间水箱(3.9)中，厌氧甲烷氧 化反应器(3)在不同高度还设有取样口(3.10)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷 氧化反应器(3)底部设有排泥口(3.11);
短程硝化反应器(4)通过蠕动泵(4.1)与中间水箱(3.9)连接，可以将 中间水箱(3.9)中的水引入短程硝化反应器(4)中，空气鼓风机(4.2)通过 空气流量计(4.3)和短程硝化反应器(4)内的空气曝气头(4.4)连接，使得 空气鼓风机(4.2)将空气吸入并通过空气流量计(4.3)调节流量后送入空气 曝气头(4.4)，空气经空气曝气头(4.4)分散后通入短程硝化反应器(4)内， 短程硝化反应器(4)通过硝化液回流泵(4.6)与同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷 氧化反应器(3)连接，使得短程硝化反应器(4)部分出水通过硝化液回流泵 (4.6)引入同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器(3)内，同时短程硝化反 应器(4)还与沉淀池(4.7)连接，使得另一部分出水通过沉淀池(4.7)泥水 分离后引入出水池(6)中，沉池池(4.7)底部通过污泥回流泵(4.8)与短程 硝化反应器(4)，使得沉池池(4.7)底部的污泥经污泥回流泵(4.8)回流至 短程硝化反应器(4)，短程硝化反应器(4)内部设有机械搅拌器(4.5)，上部 设有排气管(4.9)，底部设有排泥口(4.10)。
一种利用上述装置同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化处理低碳氮比污水的方 法，其特征在于包括以下步骤：
1)将从城市污水厂污泥消化池取得的厌氧消化污泥分别接种到污水厌氧产 甲烷反应器(1)和污泥厌氧消化罐(2)，投加后的污泥浓度MLSS分别为 5000-6000mg/L和10000-15000mg/L;将培养驯化好的厌氧氨氧化(Anammox) 和反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO)共生菌群污泥接种到同步厌氧氨氧化和 厌氧甲烷氧化反应器(3)中，投加后的污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将培 养驯化好的短程硝化污泥接种到短程硝化反应器(4)中，投加后的污泥浓度MLSS 为3000-4000mg/L;
2)低碳氮比污水和污泥厌氧消化罐(2)中的消化上清液同时入污水厌氧产甲 烷反应器(1)，污水厌氧产甲烷反应器(1)运行温度控制在25-30℃，运行pH 值为6.5-8.5，水力停留时间HRT为6-12小时，HRT随着进水有机物COD浓度 增高而延长，当处理COD<400mg/L的城市污水时，HRT为6-8小时;
3)污水厌氧产甲烷反应器(1)底部的污泥和颗粒型底物引入污泥厌氧消化 罐(2)，污泥厌氧消化罐的运行温度为35℃，污泥停留时间为6-12天，机械搅 拌器的转速设置为250-300rpm;
4)将污水厌氧产甲烷反应器(1)出水槽(1.6)中的出水和短程硝化反应 器(4)中的短程硝化液分别通过出水泵和硝化液回流泵引入同步厌氧氨氧化和 厌氧甲烷氧化反应器(3)，并将污水厌氧产甲烷反应器集气瓶中收集的甲烷气 体通过甲烷气泵和甲烷流量计调节流量后通入同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化 反应器(3)，同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器的运行温度为25-30℃，运 行pH为7.0-8.3，水力停留时间HRT为6-24h，HRT随着进水氨氮NH4+-N浓度增 高而延长，当处理NH4+-N<50mg/L的城市污水时，HRT为6-8小时，当处理 50mg/L
5)同步厌氧氨氧化和厌氧甲烷氧化反应器出水通过中间水箱后用蠕动泵引 入短程硝化反应器，短程硝化反应器水力停留时间为4-12小时，HRT随着进水 氨氮NH4+-N浓度增高而延长，当处理NH4+-N<50mg/L的城市污水时，HRT为4-6 小时，当处理50mg/L
6)短程硝化反应器出水通过沉淀池泥水分离后流入出水池，沉淀池底部的 污泥经污泥回流泵回流至短程硝化反应器，污泥回流比维持在25%-75%;
7)重复第2)—6)步骤。
只要培养驯化后的氧氨氧化(Anammox)和反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO) 共生菌群均可实现本发明的技术方案。
其中氧氨氧化(Anammox)和反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO)共生菌群 的培养驯化也可采用如下的技术方案：
方案1：采用先分别单独培养再协同培养的方法，培养和驯化Anammox和 N-DAMO菌的共生菌群，实现同步厌氧氨氧化和反硝化厌氧甲烷氧化过程，该方 法包括如下三个阶段：
阶段一，首先接种含有Anammox菌种的污泥到膜生物膜反应器(1)内，通 过进水泵(3)从进水箱(2)抽取含有NH4+-N和NO2--N的污水，投加到膜生物 膜反应器(1)内，进水结束后，只开启氩气气体流量计(17)而不开启甲烷气 体流量计(14)，保证厌氧条件以便Anammox菌代谢NH4+-N和NO2--N进行生长繁 殖;厌氧氨氧化反应结束后，开启出水泵(5)排放膜生物膜反应器(1)内经 中空纤维膜组件(4)过滤后的上清液，并排放部分污泥控制污泥龄在40-50天 之间;重复上述培养过程，直至厌氧氨氧化过程驯化完成;
阶段二，采用另一套上述装置，将厌氧污泥消化池中的污泥和湿地底泥混 合物接种到膜生物膜反应器(1)内，通过进水泵(3)从进水箱(2)抽取只含 有NO2--N的污水，投加到膜生物膜反应器(1)内，进水结束后，在开启氩气气 体流量计(17)的同时，并开启甲烷气体流量计(14)，保证厌氧条件以便N-DAMO 菌代谢NO2--N和CH4进行生长繁殖;厌氧反应结束后，关闭甲烷气体流量计，开 启出水泵(5)排放膜生物膜反应器(1)内经中空纤维膜组件(4)过滤后的上 清液，并排放部分污泥控制污泥龄在50-60天之间;重复上述培养过程，直至同 反硝化厌氧甲烷氧化过程驯化完成;
阶段三，待Anammox菌和N-DAMO菌活性且数量稳定后，将阶段一培养的Anammox 菌富集微生物全部接种到阶段二中的膜生物膜反应器内，然后通过进水泵(3) 从进水箱(2)抽取含有NH4+-N和NO2--N的污水，投加到膜生物膜反应器(1) 内，进水结束后，在开启氩气气体流量计(17)的同时，也开启甲烷气体流量 计(14)，培养和驯化Anammox菌和N-DAMO菌的共生菌群，保证二者在厌氧条 件下，同时分别代谢各自的底物进行生长繁殖;厌氧反应结束后，关闭甲烷气 体流量计，开启出水泵(5)排放膜生物膜反应器(1)内经中空纤维膜组件(4) 过滤后的上清液，并排放部分污泥控制污泥龄在50-60天之间;重复上述培养过 程，直至同步厌氧氨氧化和反硝化厌氧甲烷氧化过程驯化完成，阶段一的进水 中NH4+-N与NO2--N浓度比例控制在1:1—1:1.5之间，所述阶段三中控制NH4+-N 与NO2--N浓度比例控制在1:2.5—1:4之间，进水中不含有可生物降解的COD。
方案二：采用先单独培养N-DAMO菌，再培养和驯化Anammox和N-DAMO菌的 共生菌群，实现同步厌氧氨氧化和反硝化厌氧甲烷氧化过程，该方法包括如下 两个阶段：
阶段一，将厌氧污泥消化池中的污泥和湿地底泥的混合物接种到膜生物膜 反应器(1)内，并采用逐次增大氮负荷的方法完成对反硝化厌氧甲烷氧化驯化 过程;在驯化过程，采用间歇运行的方式，每周期通过进水泵(3)从进水箱(2) 抽取只含有NO2--N的污水，投加到膜生物膜反应器(1)内，进水结束后，再开 启氩气气体流量计(17)的同时，并开启甲烷气体流量计(14)，保证厌氧条件 以便N-DAMO菌代谢NO2--N和CH4进行生长繁殖，反硝化厌氧甲烷氧化反应结束 后，关闭甲烷气体流量计，开启出水泵(5)排放膜生物膜反应器(1)内经中 空纤维膜组件(4)过滤后的上清液，并排放少量污泥控制污泥龄在50-60天之 间;重复上述培养过程，直至反硝化厌氧甲烷氧化过程驯化完成;
阶段二，通过进水泵(3)从进水箱(2)抽取含有NH4+-N和NO2--N的污水， 投加到膜生物膜反应器(1)内，进水结束后，在开启氩气气体流量计(17)的 同时，并开启甲烷气体流量计(14)，培养和驯化阶段一得到的微生物，即包括 Anammox菌和N-DAMO菌的共生菌群，保证二者在厌氧条件下，同时分别代谢各 自的底物进行生长繁殖，厌氧反应结束后，关闭甲烷气体流量计，开启出水泵 (5)排放膜生物膜反应器(1)内经中空纤维膜组件(4)过滤后的上清液，并 排放部分污泥控制污泥龄在50-60天之间;重复上述培养过程，直至同步厌氧氨 氧化和反硝化厌氧甲烷氧化过程驯化完成。阶段二的进水NH4+-N与NO2--N浓度 比例控制在1:2.5—1:4之间。
上述两个方案的甲烷流量随反应器大小和厌氧甲烷速率大小改变,每升反应 器甲烷流量控制在0.5-1mL/min。膜生物膜反应器内均采用间歇运行的方式，每 个周期包括进水、厌氧反应、沉淀、排水、排泥5个步骤。
实现上述两个方案的装置，见图2，主要包括膜生物膜反应器(1)、进水箱 (2)、自动控制系统(25)和出水箱(6)，其特征在于：
所述进水箱(2)经进水泵(3)连通膜生物膜反应器(1)，膜生物膜反应器 (1)内部设有膜组件(4)，膜组件上端的出水端经管道连通出水泵(5)，并与 出水箱(6)连接，使出水最终进入出水箱(6);
酸性缓冲液瓶(9)和碱性缓冲液瓶(10)分别经蠕动泵(11)与膜生物膜 反应器(1)连通，使得酸性缓冲液瓶(9)和碱性缓冲液瓶(10)中酸碱溶液 分别经酸碱投加蠕动泵(11)投加至膜生物膜反应器(1)内，调节膜生物膜反 应器(1)内的pH水平;
甲烷贮气罐(12)经减压阀(13)和甲烷气体流量计(14)与膜生物膜反 应器(1)底部的气体喷洒头(18)连接，膜生物膜反应器(1)经由回收气体 流量计(19)和回收瓶(20)连接，使得甲烷调节流量后进入到膜生物膜反应 器(1)内，多余的甲烷经膜生物膜反应器(1)上部的回收气体流量计(19) 进入到气体回收瓶(20)中;
氩气贮气罐(15)经氩气减压阀(16)和氩气气体流量计(17)与膜生物膜 反应器(1)底部的气体喷洒头连接，氩气贮气罐(15)中的氩气经氩气减压阀 (16)和氩气气体流量计(17)调节流量后从气体喷洒头(18)进入到膜生物 膜反应器(1);
膜生物膜反应器(1)外部设有水浴外套(26)，底部连接污泥泵(7)，使得 剩余的污泥经污泥泵(7)排入剩余污泥贮存器(8);
膜生物膜反应器(1)内设有pH探头(21)、ORP探头(22)、温度探头(23) 和水位计(20)，pH探头(21)、ORP探头(22)、温度探头(23)和水位计(20) 通过数据线与自动控制系统(25)连接，将采集的pH、ORP、温度和水位数据通 过数据线传送至自动控制系统(25)的信号输入端，所述自动控制系统(25) 的信号输出端与进水泵(3)、出水泵(5)、酸碱投加蠕动泵(9)、污泥泵(10)、 甲烷气体流量计(14)和氩气气体流量计(17)的控制开关连接，并控制和调 节这些设备的开关和开启大小。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
1)提出在污水处理中采用厌氧甲烷氧化，能利用温室气体CH4作为反硝化 碳源，是一种全新的污水生物脱氮新技术，它的实现使处理低碳氮比(一般指 进水中COD与氨氮浓度比值低于4)污水时不需要投加外碳源，能解决污水脱氮 处理中有机碳源不足、C/N比偏低的矛盾。
2)本发明主要利用Anammox和N-DAMO菌，二者生长缓慢，故污泥产率低， 降低污泥处理的成本。
3)本发明主要借助厌氧条件下Anammox和N-DAMO菌来实现污水的生物脱氮， 短程硝化反应器亦采用低溶解氧运行，曝气能耗将大大节省。
4)本发明提出的技术能防止温室气体氧化亚氮的释放，并充分利用了温室 气体甲烷，是一种全新的污水生物脱氮新技术。