申请日2018.12.05
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，属于废水生物脱氮技术领域。其解决了现有技术中相关系统所需占地大、接种量过多、启动时间长、脱氮负荷低、抗冲击性差、系统易受进水有机物影响等问题。本发明将纯膜反硝化同泥膜一段式自养脱氮结合，反硝化池前置，自养脱氮后置且出水回流;本发明可实现三种运行模式，分别为并联运行、双系列A运行和双系列B运行模式，通过连通阀控制四个反应池出水方向实现反应池串、并联或单独运行;通过接种、流加等手段实现工艺的快速启动;根据处理要求，实现不同工艺布置形式。本发明具有占地少、接种比例小、启动快、脱氮负荷高、抗冲击性强、对进水有机物耐受性好等优点。
权利要求书
1.一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：所述高效自养脱氮系统包括中心井、反应池主体、污泥回流装置、混合液回流装置、连通装置及曝气装置，所述的反应池主体为两排两列四个反应池，分别为第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池，其中，第一反应池和第四反应池为一排且位于底部，第一反应池和第二反应池为一列;
所述的中心井位于所述的四个反应池对角连线的中心处，其包括反硝化池、配水井、出水井及沉淀池，四者为同心圆池体，且由内向外依次为反硝化池、配水井、出水井、沉淀池;
所述的反硝化池的进水口连接有总进水管路，待处理污水经所述的总进水管路进入所述反硝化池的底部，所述的反硝化池的池体上部设置有拦截筛网;待处理污水经所述反硝化池池体上部的拦截筛网进入所述配水井，所述的配水井与每个反应池之间连通，并用于向每个反应池内进水，所述配水井底部设置有第一排泥口;所述的沉淀池用于收集四个反应池的出水，并经所述沉淀池上部排入出水井，所述的沉淀池底部设置有第二排泥口;所述的出水井上部的出水口连接有总出水管路，出水经所述的总出水管路排出;在每个反应池的出水口处均设置有拦截筛网;
所述的第一反应池和第二反应池、第二反应池和第三反应池、第三反应池和第四反应池、第四反应池和第一反应池之间分别通过第一连接管路、第二连接管路、第三连接管路及第四连接管路连接;
所述的连通装置包括连通阀，所述的连通阀包括位于第一连接管路上的第一连通阀、位于第二连接管路上的第二连通阀、位于第三连接管路上的第三连通阀及位于第四连接管路上的第四连通阀;靠近中心井的所述第一反应池和第四反应池的侧上方分别设置有第一进水口和第四进水口，靠近中心井的所述第二反应池和第三反应池的侧下方分别设置有第二进水口和第三进水口，通过所述第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口分别向第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池内进水;
在所述的反硝化池内部及每个反应池内部均设置有搅拌装置;
所述的沉淀池底部设置有第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管，所述的第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管的另一端分别通入所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池底部;所述的污泥回流装置，包括第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵、第四污泥回流泵及配水井回流泵，所述的第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵、第四污泥回流泵位于沉淀池底部且分别与所述的第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管连接，所述的配水井回流泵设置在配水井下部连接的污泥回流管上，所述的污泥回流管的另一端通入所述的反硝化池;
所述的混合液回流装置，包括混合液回流泵，其设置在所述的沉淀池上部连接的回流管上，所述的回流管的另一端通入所述的反硝化池;
所述的曝气装置分布在每个反应池内，且在反硝化池及每个反应池内均投加有悬浮载体;
所述的启动方法依次包括以下步骤：
a、启动准备，在每个反应池内均投加悬浮载体，填充率20%-67%;接种普通活性污泥，各反应池内污泥浓度均为3.0-5.0g/L;
b、亚硝化及反硝化启动，采用并联运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池是并列关系，每个反应池独立进水、独立出水，且通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;开启配水井回流泵将污泥回流至反硝化池，每天开启出水井底部第二排泥口及配水井底部第一排泥口进行排泥，使污泥逐渐流失，每天污泥浓度减小不超过10%，直至反硝化池内污泥浓度<0.5g/L，反应池内污泥浓度约为1.0g/L;控制反应池DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，运行直至反硝化池BOD5去除率>50%，且各反应池氨氧化容积负荷>1.0kgN/m3/d，进入下一步;
c、自养脱氮预启动，采用双系列A运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池为一组，所述的第三反应池和第四反应池为一组，待处理污水分别经过反硝化池、配水井、第一进水阀、第四进水阀、第一进水口、第四进水口连续进入第一反应池、第四反应池，通过控制相关阀门使得第一反应池内的水进入第二反应池，使得第四反应池内的水进入第三反应池，第二反应池、第三反应池出水最后汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;第一反应池、第二反应池中控制搅拌转速30-45r/min，控制DO在1.0-1.5mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h;第四反应池、第三反应池控制DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，第四反应池、第三反应池总氨氧化率>60%;运行直至第一反应池、第二反应池总氨氧化率>60%且第一反应池氨氧化容积负荷>0.4kgN/m3/d，进入下一步;
d、自养脱氮接种启动，采用所述的双系列A运行模式，向第一反应池接种CANON悬浮载体，接种率为3-5%，连续进水;第一反应池控制控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在0.5-1.0mg/L，曝气强度>2.0m3/m2/h;第二反应池控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-1.5mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h;第四反应池、第三反应池控制DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，第四反应池和第三反应池总氨氧化率>60%;通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;运行直至第一反应池的TN去除容积负荷>1.0kgN/m3/d，进入下一步;
e、自养脱氮流加启动，采用双系列B运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池为一组，所述的第一反应池、第四反应池为一组，待处理污水经过反硝化池、配水井、第一进水阀、第一进水口连续进入第一反应池，且通过控制相关阀门使得第一反应池内的水分别进入第二反应池、第四反应池，第二反应池出水进入第三反应池，第三反应池及第四反应池出水汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;第一反应池控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h;第二反应池、第四反应池控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在0.5-1.0mg/L，曝气强度>2.0m3/m2/h;第三反应池控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井有总出水管路排出;运行直至第二反应池、第四反应池的TN去除容积负荷>1.5kgN/m3/d，进入下一步;
f、自养脱氮扩大启动，采用所述的双系列A运行模式，连续进水;将第四反应池和第三反应池内与第一反应池和第二反应池内的分别50%的悬浮填料置换，各反应池均控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4m3/m2/h;通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;直到各反应池的TN去除容积负荷>2.0kgN/m3/d，进入下一步;
g、自养脱氮系统稳定运行，连续进水;当TN去除率要求<80%时，采用并联运行模式，各反应池均控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在2.0-4.0mg/L，曝气强度>6m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;各反应池出水氨氮在60-100mg/L，各反应池的TN去除容积负荷>2.0kgN/m3/d，反硝化池BOD5去除率>50%;当TN去除率要求≥80%时，采用双系列A运行模式，第二反应池或第三反应池出水氨氮在30-50mg/L，第一反应池和第四反应池均控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在2.0-4.0mg/L，曝气强度>5m3/m2/h，TN去除率>50%，第二反应池和第三反应池均控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：当进水C/N<1时，出水井回流比控制在150%-200%，当进水1≤C/N<1.5，出水井回流比控制在200%-250%，当进水1.5≤C/N<2时，出水井回流比控制在250-300%;反硝化池控制搅拌转速为30-50r/min;且在步骤c-g过程开启各反应池污泥回流泵将沉淀池污泥回流至各反应池，或开启沉淀池底部第二排泥口进行排泥，维持反应池内污泥浓度约为1.50g/L;通过开启配水井底部的第一排泥口控制反硝化池污泥浓度<0.5g/L;所述各反应池和反硝化池搅拌装置的搅拌器功率为15-50W/m3选型。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：每个反应池内的曝气装置均是由多组穿孔曝气管和微孔曝气管组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：所述的第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口分别通过第一进水管路、第二进水管路、第三进水管路和第四进水管路与所述的配水井连接，且在所述第一进水管路上设置有第一进水阀，第二进水管路上设置第二进水阀，第三进水管路上设置第三进水阀，第四进水管路上设置第四进水阀;所述的拦截筛网包括第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网及第四拦截筛网，所述的第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网、第四拦截筛网分别位于第一反应池、第二反应池、第三反应池及第四反应池内。
5.根据权利要求4所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池的出水端分别通过第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路及第四出水管路与所述的沉淀池连接，且在第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路及第四出水管路对应设置有第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀及第四出水阀。
6.根据权利要求5所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于：第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路、第四出水管路分别通过第一污泥缓冲板、第二污泥缓冲板、第三污泥缓冲板、第四污泥缓冲板与沉淀池连接，且第一污泥缓冲板、第二污泥缓冲板、第三污泥缓冲板、第四污泥缓冲板均位于沉淀池下部。
7.根据权利要求6所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于，所述的并联运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部的拦截筛网进入配水井后分别经过第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀、第四进水阀及第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口连续进入各反应池，出水分别通过第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网和第四拦截筛网，然后通过各自的出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
8.根据权利要求6所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于，所述的双系列A运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部拦截筛网进入配水井后分别经过第一进水阀、第四进水阀及第一进水口、第四进水口连续进入第一反应池、第四反应池，第一反应池出水通过第一拦截筛网、第一连通阀、第二拦截筛网进入第二反应池，经第二拦截筛网、第二出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由出水管路排出;第四反应池出水通过第四拦截筛网、第三连通阀、第三拦截筛网进入第三反应池，第三反应池出水通过第三拦截筛网、第三出水阀后汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
9.根据权利要求6所述的一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其特征在于，所述的双系列B运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部拦截筛网进入配水井后经过第一进水阀、第一进水口连续进入第一反应池，第一反应池出水通过第一拦截筛网、第一连通阀、第二拦截筛网进入第二反应池，同时第一反应池出水通过第一拦截筛网、第四连通阀、第四拦截筛网进入第四反应池，第二反应池出水通过第二拦截筛网、第二连通阀、第三拦截筛网进到第三反应池，第三反应池出水通过第三拦截筛网、第三出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，第四反应池出水通过第四拦截筛网、第四出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
说明书
用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法
技术领域
本发明属于废水生物脱氮技术领域，具体涉及一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法。
背景技术
自养脱氮技术作为近年来发展迅速的新型脱氮工艺，受到全世界废水生物脱氮领域研究者的关注，该工艺相比传统的硝化反硝化可节约62.5%的供氧耗能和100%的有机碳源投加，因而被认为是最经济有效的废水生物脱氮方式。在一段式自养脱氮工艺中，通过限氧使亚硝酸盐氧化菌(AOB)及厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集于同一反应器，通过两种功能微生物的协同作用达到高效脱氮。然而，AOB和AnAOB均为自养微生物，世代周期较长，生长缓慢，导致工程应用中实际启动时间过长，另外，自养脱氮工艺理论上的总氮去除率为89%，对于出水总氮要求较高的项目可能难以保证出水达标。
为了进一步提升总氮去除率，反硝化耦合自养脱氮技术受到人们的广泛关注，主要工艺形式分为前置反硝化和后置反硝化，对于大多数废水，进水中或多或少会含有一部分有机碳源，在利用后置联合形式时，有机物首先进入自养脱氮阶段，可能会对其造成影响，因此有研究者将反硝化阶段前置，设置出水回流，在第一阶段实现硝酸盐和有机物的去除，与后置反硝化相比，这种联合方式出水有机物更容易控制，可以通过自养脱氮区曝气量或溶解氧的调控，去除大部分有机物，同时提高总氮去除率，但是，当前绝大多数前置反硝化工艺采用的是颗粒污泥或缺氧污泥，出水需进行泥水分离，长期运行易导致污泥产量过大，需经常排泥，另外，污泥易随出水进入后续处理系统对后续工艺产生影响，且容易发生污泥膨胀现象，因此难以长期稳定运行。而生物膜法的前置反硝化工艺相比活性污泥法工艺微生物群落更加丰富，物种多样性更为稳定;生物膜脱落后易形成颗粒较大且具有良好沉降性能的絮体，且具有较好的沉降性能，易固液分离;另外，生物膜法一般不需要污泥回流，能耗较低，易于维护和管理且不存在污泥膨胀问题。受限于纯膜法反硝化工艺启动及稳定运行所需技术瓶颈，纯膜反硝化至今仍缺乏大规模工程化应用。
由于自养脱氮的两种功能微生物AOB及AnAOB生长非常缓慢，倍增时间较长，难以维持较高生物浓度，且AnAOB极易受到进水中有机物等抑制因素的影响而降低活性，因此当前关于一段式自养脱氮相关工艺的研究多停留在实验室级别;AOB是好氧菌，AnAOB是厌氧菌，过高的溶解氧会抑制AnAOB，过低的溶解氧无法保证氨氮向亚硝酸盐转化，亚硝酸盐过低会导致AnAOB基质不足，生长受到抑制。另外，当前的一段式自养脱氮工艺系统多采用悬浮态颗粒污泥形式或是附着态的生物膜形式，自养脱氮颗粒污泥对溶解氧的耐受性较低(多为1mg/L以下)，稍高溶解氧即容易对AnAOB产生抑制，甚至使系统崩溃。另外，颗粒污泥工艺难以实现絮状污泥的硝化性能和颗粒污泥厌氧氨氧化菌活性之间的协同，同时污泥上浮会造成厌氧氨氧化菌脱落和系统性能恶化。而生物膜系统由于膜内基质传输效率较差，一般难以达到很高的脱氮负荷，再者，由于AOB对于附着载体的生态位占有力及附着力较差，稍高的水力剪切即可将其从生物膜剥落，这也是大多采用生物膜法的自养脱氮工艺在长时间运行后最终都会受到亚硝化效果限制导致总氮去除负荷无法稳定上升的一个原因，鉴于这两种工艺弊端，能否找到合适的自养脱氮工艺形式并快速启动且高负荷稳定运行是该工艺成为工程应用的关键。MBBR结合活性污泥的自养脱氮工艺系统将AOB和AnAOB分置于活性污泥和MBBR填料上，既可以达到较高的总氮去除负荷，又具有一定的抗冲击性。
现有技术相关方面的研究报道主要有：
刘洋等(刘洋,陈晓华,R.Lemaire.自养脱氮ANITA Mox MBBR与IFAS运行启动经验[J].中国给水排水,2017(22):38-42.)开发了由悬浮活性污泥和固定生物膜相结合的IFAS工艺，该IFAS工艺运行时所需溶解氧浓度为0.2-0.5mg/L。实际运行数据显示，其总氮去除表面负荷最高可达2.2kgN/m3/d。但该工艺进水C/N仅为0.17，对于高C/N比水质的脱氮效果并无数据支持，另外，该工艺无硝氮去除设施，出水硝氮直接外排，对于出水要求较高的工程项目可实施性较差。
杨延栋等(杨延栋,黄京,韩晓宇.一体式厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥消化液的启动[J].中国环境科学,2015,35(4):1082-1087.)采用新型固定生物膜-活性污泥反应器处理实际污泥消化液，通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜填料，逐渐提高进水氨氮浓度并控制溶解氧浓度在0.11～0.42mg/L，系统在65d内实现了短程硝化-厌氧氨氧化反应的启动。进水COD和氨氮浓度为921和1120.8mg/L，COD、氨氮和总氮去除率分别为66.8%，99.0%和94.4%。该方法仅以出水氨氮浓度作为标准对反应器进行启动，反应器HRT较长，未针对TN去除负荷进行反应器控制，稳定运行后其总氮去除负荷仅为0.27kgN/m3/d，且其启动过程中采用配水逐渐稀释消化液作为反应器进水，过程较为繁琐，对于实际工程项目可实施性较差。
王刚等(王刚.基于同时亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)技术的污泥消化液脱氮工艺研究[D].大连理工大学,2017.)采用先启动串联亚硝化-厌氧氨氧化后再启动SNAD的方式处理实际工程污泥消化液，启动过程先调试启动亚硝化过程，得到稳定的适合厌氧氨氧化过程的出水后，再分批次的向厌氧氨氧化池中接种另外两个中试反应器(分别提供种源污泥和挂膜填料)预先培养的厌氧氨氧化污泥和挂膜MBBR填料，待厌氧氨氧化池培养得较多的厌氧氨氧化污泥后，将亚硝化池污泥和厌氧氨氧化池的污泥及填料混合，两池启动SNAD一体式工艺。该项目SNAD池填料填充率35%，整个启动过程共向厌氧氨氧化池接种厌氧氨氧化污泥(干重)20kg，核算污泥浓度200mg/L，挂膜填料25m3，核算填料接种率约9%，自启动到获得稳定的串联亚硝化-厌氧氨氧化即用时超过340d，之后又花费两个月时间完成一体式SNAD启动，总计启动时间约400d，总氮去除率约70%，启动成功后SNAD池DO0.3-0.8mg/L。该启动方法过程繁琐，需两个中试反应器不断为工程项目接种种源污泥和挂膜填料，用时长且总氮去除率低，对于种源生物量需求大，难以实现长期多个项目大体量扩增。
李慧博等(李慧博,王银爽,丁娟等.ANITA Mox自养脱氮MBBR反应器的启动及运行[J].中国给水排水,2014,30(5):1-5.)采用接种法启动CANON工艺处理厌氧污泥消化液。接种填料的总面积比3%启动50m3的反应器，经过120d的运行(不含短程硝化启动)，稳定期的总氮去除容积负荷为0.7～1.1kgN/m3/d，经核算，其TN去除表面负荷在1.29～2.05gN/m2/d。该技术虽接种率较低，启动时间较快，但稳定期系统去除的NH4+-N和生成的NO3--N之比为8%-15%，和化学定比(11%)有一定差距，一般来说，系统进水含有一定BOD5会导致反硝化现象的产生导致该比值偏小，而系统中存在一定的亚硝酸盐氧化菌(NOB)，则会使该比值偏大，值得注意的是，NOB的存在将同AnAOB争夺亚硝酸盐基质使AnAOB缺乏合适基质比而造成系统崩溃;另外，该技术所用进水氨氮浓度较高且水量较大导致总氮去除负荷不低，但是出水氨氮浓度仍然达到150mg/L左右，无法接近更高处理要求，另外，该工艺无硝氮处理步骤，无法解决出水总氮，对于出水总氮要求较高的项目需其他工艺继续处理。
CN108083581A公开了一种低能耗自养脱氮市政污水处理系统及方法，其采用串联厌氧脱碳-自养脱氮形式先接种污水处理厂剩余污泥启动厌氧除碳反应器，涉及的厌氧脱碳反应器启动过程需60-90d，之后涉及的启动自养脱氮反应器过程需先整池接种3000mg/L的厌氧氨氧化污泥进行前期厌氧启动，并人工配水满足厌氧氨氧化菌基质需求，该反应器启动过程需90-120d，整个工艺启动需150-210d，该方法前置厌氧脱碳池采用污泥系统，长期运行易出现污泥进入后段处理系统，对整个工艺造成影响，且容易发生污泥膨胀、另外，该方法对厌氧氨氧化菌菌种需求量过大，接种难度高并且难以实现长期多个项目大体量扩增，前期人工配水启动成功的厌氧氨氧化菌种对于实际废水能否适应存在一定风险。
CN108585202A公开了序批式反应器中实现部分短程硝化、污泥发酵耦合反硝化与厌氧氨氧化处理生活污水的工艺，该方法涉及的自养脱氮的启动：接种实验室短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器中挂好膜的海绵填料，折合污泥浓度2500mg/L，与空白填料混合后固定加入反应器，填充比40%，进水为配水。该方法同样对于种源微生物量需求过大，难以满足大体量工程项目的启动，且启动过程为配水运行，无法预计培养的自养脱氮功能微生物能否使用实际工程水质，且海绵填料在实际运行过程中易磨损，待其生物膜形成一定厚度时易发生堵塞影响传质或填料变沉阻碍流化。
CN106630143公开了一种前置反硝化完全自养脱氮的一体化反应器及脱氮方法，其采用的反应器设置好氧区、缺氧区、厌氧区分别培养亚硝化菌、短程反硝化菌、厌氧氨氧化菌，通过气升装置实验混合液回流，其采用的短程反硝化控制回流硝氮转变为亚氮步骤，对于水质要求较高，进水COD过多或HRT过长即可导致全程反硝化破坏反应器平衡，该装置虽然在同一反应器中设置好氧、缺氧、厌氧区，但实际操控较为复杂，很难保证各反应区合适的条件，另外，采用气升装置进行回流无法根据水质随意控制回流比，实用性较差。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，其通过连通阀控制四个反应池出水方向从而实现反应池串联、并联或单独运行，通过接种、流加等手段实现自养脱氮工艺的快速启动，通过污泥回流延长自养微生物污泥龄，维持反应器内较多的有效菌种生物量，根据处理标准要求，可实现不同的工艺布置形式，本发明具有所需占地少、接种比例小、启动快，总氮去除负荷高、抗冲击性强、受有机物影响小等优点。
为了实现上述目的，所需克服的技术难题在于：
如何在用时较短的期限内利用快速排泥法同时启动亚硝化及反硝化泥膜工艺，并且在有限的种源情况下，降低接种比例，通过流加的手段，控制搅拌、溶解氧、曝气、不同的工艺布置形式等实现自养脱氮系统快速启动，并达到较高的TN去除负荷，缩小反应装置的占地面积;如何控制连通阀、进水阀等开启，实现不同的工艺布置形式，从而达到不同的处理标准，实现系统长期稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种用于处理高氨氮废水的高效自养脱氮系统的快速启动方法，所述高效自养脱氮系统包括中心井、反应池主体、污泥回流装置、混合液回流装置、连通装置及曝气装置，所述的反应池主体为两排两列四个反应池，分别为第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池，其中，第一反应池和第四反应池为一排且位于底部，第一反应池和第二反应池为一列;
所述的中心井位于所述的四个反应池对角连线的中心处，其包括反硝化池、配水井、出水井及沉淀池，四者为同心圆池体，且由内向外依次为反硝化池、配水井、出水井、沉淀池;
所述的反硝化池的进水口连接有总进水管路，待处理污水经所述的总进水管路进入所述反硝化池的底部，所述的反硝化池的池体上部设置有拦截筛网;待处理污水经所述反硝化池池体上部的拦截筛网进入所述配水井，所述的配水井与每个反应池之间连通，并用于向每个反应池内进水，所述配水井底部设置有第一排泥口;所述的沉淀池用于收集四个反应池的出水，并经所述沉淀池上部排入出水井，所述的沉淀池底部设置有第二排泥口;所述的出水井上部的出水口连接有总出水管路，出水经所述的总出水管路排出;在每个反应池的出水口处均设置有拦截筛网;
所述的第一反应池和第二反应池、第二反应池和第三反应池、第三反应池和第四反应池、第四反应池和第一反应池之间分别通过第一连接管路、第二连接管路、第三连接管路及第四连接管路连接;
所述的连通装置包括连通阀，所述的连通阀包括位于第一连接管路上的第一连通阀、位于第二连接管路上的第二连通阀、位于第三连接管路上的第三连通阀及位于第四连接管路上的第四连通阀;靠近中心井的所述第一反应池和第四反应池的侧上方分别设置有第一进水口和第四进水口，靠近中心井的所述第二反应池和第三反应池的侧下方分别设置有第二进水口和第三进水口，通过所述第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口分别向第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池内进水;
在所述的反硝化池内部及每个反应池内部均设置有搅拌装置;
所述的沉淀池底部设置有第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管，所述的第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管的另一端分别通入所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池底部;所述的污泥回流装置，包括第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵、第四污泥回流泵及配水井回流泵，所述的第一污泥回流泵、第二污泥回流泵、第三污泥回流泵、第四污泥回流泵位于沉淀池底部且分别与所述的第一污泥回流管、第二污泥回流管、第三污泥回流管、第四污泥回流管连接，所述的配水井回流泵设置在配水井下部连接的污泥回流管上，所述的污泥回流管的另一端通入所述的反硝化池;
所述的混合液回流装置，包括混合液回流泵，其设置在所述的沉淀池上部连接的回流管上，所述的回流管的另一端通入所述的反硝化池;
所述的曝气装置分布在每个反应池内，且在反硝化池及每个反应池内均投加有悬浮载体;
所述的启动方法依次包括以下步骤：
a、启动准备，在每个反应池内均投加悬浮载体，填充率20%-67%;接种普通活性污泥，各反应池内污泥浓度均为3.0-5.0g/L;
b、亚硝化及反硝化启动，采用并联运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池是并列关系，每个反应池独立进水、独立出水，且通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;开启配水井回流泵将污泥回流至反硝化池，每天开启出水井底部第二排泥口及配水井底部第一排泥口进行排泥，使污泥逐渐流失，每天污泥浓度减小不超过10%，直至反硝化池内污泥浓度<0.5g/L，反应池内污泥浓度约为1.0g/L;控制反应池DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，运行直至反硝化池BOD5去除率>50%，且各反应池氨氧化容积负荷>1.0kgN/m3/d，进入下一步;
c、自养脱氮预启动，采用双系列A运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池为一组，所述的第三反应池和第四反应池为一组，待处理污水分别经过反硝化池、配水井、第一进水阀、第四进水阀、第一进水口、第四进水口连续进入第一反应池、第四反应池，通过控制相关阀门使得第一反应池内的水进入第二反应池，使得第四反应池内的水进入第三反应池，第二反应池、第三反应池出水最后汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;第一反应池、第二反应池中控制搅拌转速30-45r/min，控制DO在1.0-1.5mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h;第四反应池、第三反应池控制DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，第四反应池、第三反应池总氨氧化率>60%;运行直至第一反应池、第二反应池总氨氧化率>60%且第一反应池氨氧化容积负荷>0.4kgN/m3/d，进入下一步;
d、自养脱氮接种启动，采用所述的双系列A运行模式，向第一反应池接种CANON悬浮载体，接种率为3-5%，连续进水;第一反应池控制控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在0.5-1.0mg/L，曝气强度>2.0m3/m2/h;第二反应池控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-1.5mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h;第四反应池、第三反应池控制DO在1.5-3.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，第四反应池和第三反应池总氨氧化率>60%;通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;运行直至第一反应池的TN去除容积负荷>1.0kgN/m3/d，进入下一步;
e、自养脱氮流加启动，采用双系列B运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池为一组，所述的第一反应池、第四反应池为一组，待处理污水经过反硝化池、配水井、第一进水阀、第一进水口连续进入第一反应池，且通过控制相关阀门使得第一反应池内的水分别进入第二反应池、第四反应池，第二反应池出水进入第三反应池，第三反应池及第四反应池出水汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;第一反应池控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h;第二反应池、第四反应池控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在0.5-1.0mg/L，曝气强度>2.0m3/m2/h;第三反应池控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4.0m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井有总出水管路排出;运行直至第二反应池、第四反应池的TN去除容积负荷>1.5kgN/m3/d，进入下一步;
f、自养脱氮扩大启动，采用所述的双系列A运行模式，连续进水;将第四反应池和第三反应池内与第一反应池和第二反应池内的分别50%的悬浮填料置换，各反应池均控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>4m3/m2/h;通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;直到各反应池的TN去除容积负荷>2.0kgN/m3/d，进入下一步;
g、自养脱氮系统稳定运行，连续进水;当TN去除率要求<80%时，采用并联运行模式，各反应池均控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在2.0-4.0mg/L，曝气强度>6m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出;各反应池出水氨氮在60-100mg/L，各反应池的TN去除容积负荷>2.0kgN/m3/d，反硝化池BOD5去除率>50%;当TN去除率要求≥80%时，采用双系列A运行模式，第二反应池或第三反应池出水氨氮在30-50mg/L，第一反应池和第四反应池均控制搅拌装置转速30-45r/min，控制DO在2.0-4.0mg/L，曝气强度>5m3/m2/h，TN去除率>50%，第二反应池和第三反应池均控制搅拌装置转速15-30r/min，控制DO在1.0-2.0mg/L，曝气强度>3.0m3/m2/h，通过控制相关阀门使得出水汇集沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出。
上述技术方案所带来的有益技术效果为，通过上述连通装置来实现对每个反应池出水方向的控制。可实现与现有技术不同的三种不同控制方式，即：通过控制第一反应池至第四反应池的出水方向实现反应池串联、并列或单独运行，而通过采用了这三种控制方式，其所需占地少、接种比例小、而且启动快、脱氮效率高、对进水有机物耐受性好，抗冲击性强。具体有益技术效果见说明书具体实施方式。
作为本发明的一个优选方案，当进水C/N<1时，出水井回流比控制在150%-200%，当进水1≤C/N<1.5，出水井回流比控制在200%-250%，当进水1.5≤C/N<2时，出水井回流比控制在250-300%;反硝化池控制搅拌转速为30-50r/min;且在步骤c-g过程开启各反应池污泥回流泵将沉淀池污泥回流至各反应池，或开启沉淀池底部第二排泥口进行排泥，维持反应池内污泥浓度约为1.50g/L;通过开启配水井底部的第一排泥口控制反硝化池污泥浓度<0.5g/L;所述各反应池和反硝化池搅拌装置的搅拌器功率为15-50W/m3选型。
作为本发明的另一个优选方案，每个反应池内的曝气装置均是由多组穿孔曝气管和微孔曝气管组成。
进一步的，所述的第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口分别通过第一进水管路、第二进水管路、第三进水管路和第四进水管路与所述的配水井连接，且在所述第一进水管路上设置有第一进水阀，第二进水管路上设置第二进水阀，第三进水管路上设置第三进水阀，第四进水管路上设置第四进水阀;所述的拦截筛网包括第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网及第四拦截筛网，所述的第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网、第四拦截筛网分别位于第一反应池、第二反应池、第三反应池及第四反应池内。
进一步的，第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池的出水端分别通过第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路及第四出水管路与所述的沉淀池连接，且在第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路及第四出水管路对应设置有第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀及第四出水阀。
进一步的，第一出水管路、第二出水管路、第三出水管路、第四出水管路分别通过第一污泥缓冲板、第二污泥缓冲板、第三污泥缓冲板、第四污泥缓冲板与沉淀池连接，且第一污泥缓冲板、第二污泥缓冲板、第三污泥缓冲板、第四污泥缓冲板均位于沉淀池下部。
进一步的，上述的并联运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部的拦截筛网进入配水井后分别经过第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀、第四进水阀及第一进水口、第二进水口、第三进水口和第四进水口连续进入各反应池，出水分别通过第一拦截筛网、第二拦截筛网、第三拦截筛网和第四拦截筛网，然后通过各自的出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
进一步的，上述的双系列A运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部拦截筛网进入配水井后分别经过第一进水阀、第四进水阀及第一进水口、第四进水口连续进入第一反应池、第四反应池，第一反应池出水通过第一拦截筛网、第一连通阀、第二拦截筛网进入第二反应池，经第二拦截筛网、第二出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由出水管路排出;第四反应池出水通过第四拦截筛网、第三连通阀、第三拦截筛网进入第三反应池，第三反应池出水通过第三拦截筛网、第三出水阀后汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
进一步的，上述的双系列B运行模式具体步骤为：待处理污水经过反硝化池的进水口进入反硝化池，经反硝化池池体上部拦截筛网进入配水井后经过第一进水阀、第一进水口连续进入第一反应池，第一反应池出水通过第一拦截筛网、第一连通阀、第二拦截筛网进入第二反应池，同时第一反应池出水通过第一拦截筛网、第四连通阀、第四拦截筛网进入第四反应池，第二反应池出水通过第二拦截筛网、第二连通阀、第三拦截筛网进到第三反应池，第三反应池出水通过第三拦截筛网、第三出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，第四反应池出水通过第四拦截筛网、第四出水阀汇集到沉淀池，沉淀池部分出水回流至反硝化池，其余出水经出水井由总出水管路排出，开启位于沉淀池的第一至第四污泥回流泵将污泥回流至各反应池。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
1)启动时间短，最快仅需100天可启动成功;
2)自养脱氮接种比例小，接种比例不超过5%;
3)启动规模大，适用于大体量工程规模启动;
4)运行稳定，满足工程化要求;
5)运行模式灵活，根据出水标准通过连通阀控制四个反应池出水方向实现反应池之间串联、并列或单独运行实现稳定运行;
6)负荷高，占地省，相比纯膜法达到相同TN去除容积负荷可省约40%以上池容，TN去除容积负荷最高可达到2.5kgN/m3/d;
7)反硝化池采用纯膜形式，通过定期配水井底部排泥，可防止脱落的反硝化生物膜进入自养脱氮反应池，给自养脱氮功能微生物带来不利影响。
8)运行控制简单，自养脱氮反应池将MBBR工艺和活性污泥工艺结合，通过污泥回流维持反应池内合适的污泥浓度，将自养脱氮的两种功能微生物AOB和AnAOB分置于MBBR载体和污泥上，有效菌种生物量大，处理负荷高，抗冲击性强。
9)加入前置反硝化可降低进水COD对自养脱氮功能微生物的不利影响，为自养脱氮反应池创造良好环境，并可在一定程度上提升总氮去除率，反硝化池可以自养脱氮反应池补充一定碱度，强化硝化效果。