AOA工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置与流程

本发明属于城市污水处理与再生领域，具体涉及aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置。

背景技术：

随着人类经济的快速发展，环境污染日益严重。其中水污染也越来越严重，尤其是氮和磷造成的水体富营养化的现象已经严重影响到人们的生活。目前，从低c/n比的污水中有效去除氮气并满足日益严格的污水处理厂质量标准是污水处理厂面临的主要挑战。

aao作为污水处理领域常用处理工艺同样面临着这些挑战，因此通过优化或改造aao工艺，实现低c/n比污水脱氮的优势具有重要意义。厌氧氨氧化作为一种自养脱氮技术被广泛研究。厌氧氨氧化是以氨氮为电子供体，亚硝态氮为电子受体，将两种氮素转化为氮气和和部分的硝态氮的自养生物脱氮过程。该过程无需有机物便能实现污水中氮素的部分去除。而厌氧氨氧化需要稳定的亚硝来源而短程反硝化是在缺氧条件下，反硝化菌将硝态氮还原为亚硝态氮的过程，能为厌氧氨氧化反应提供亚硝，部分氨氮通过厌氧氨氧化去除能有效的减少曝气量，以及碳源，适合低c/n比生活污水。

在此基础上提出污泥双回流aoa内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置，在厌氧段储存内碳源，充分利用原水中的有机物，在好氧段进行硝化反应去除原水中的部分氨氮，后置缺氧段进一步利用内碳源进行内源短程反硝化将硝态氮转换为亚硝为厌氧氨氧化提供基质，同时利用填料上厌氧氨氧化菌达到深度脱氮的目的，同时高效利用资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于为低c/n比城市污水深度脱氮提供一种aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置。该装置中，生活污水首先由原水箱进入aoa反应器的厌氧区，厌氧区的聚糖菌利用生活污水中的有机物合成糖原与pha去除有机物，而后混合液进入好氧区发生硝化反应去除部分氨氮；最后进入缺氧区，絮体污泥发生内源短程反硝化为填料上的厌氧氨氧化污泥提供亚硝，最终通过厌氧氨氧化实现脱氮的目的。此发明无需外加碳源，可实现低c/n城市生活污水深度脱氮，且具有节能降耗等特点。

aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的装置，其特征在于：包括顺序连接的污水原水箱(1)、aoa反应器(2)、沉淀池(3)；污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与aoa反应器(2)相连；aoa反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为厌氧区(2.2)、好氧区(2.3)、缺氧区(2.4)，各反应区体积相等，各格室均设有按水流方向上下交错连接的连接孔；厌氧区(2.2)设有搅拌器(2.5)；好氧区(2.3)设有气泵(2.6)、曝气盘(2.7)、气体流量计(2.8)；缺氧区设有搅拌器(2.5)、填料架(2.9)；沉淀池(3)底部污泥通过第一污泥回流泵(3.1)连接至厌氧区(2.2)、通过第二污泥回流泵(3.2)连接至缺氧区(2.5)最终通过出水管(3.3)出水。

城市污水在此装置的处理流程为：污水首先由原水箱进入aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器的厌氧区，在厌氧区将有机物储存为内碳源，而后混合液进入好氧区，发生硝化反应；最后进入缺氧区，利用储存的内碳源进行短程反硝化反应，产生的亚硝与混合液中的氨氮进行厌氧氨氧化反应，最终实现深度脱氮的目的。

本发明aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法，其特征在于包括以下内容：

1)硝化内源反硝化启动阶段：

絮体污泥接种硝化反硝化污泥，填料为厌氧氨氧化填料。aoa系统共有两个污泥回流，其中第一污泥回流至第一格厌氧段回流比r1＝100％，第二污泥回流至第一格缺氧段回流比r2为100％。启动硝化内源反硝化期间系统8个格室分别为2格室厌氧，3格室好氧，3格室缺氧；保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在3000-4000mg/l；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/l好氧区溶解氧控制为1-2mg/l，可通过投加外碳源控制c/n比大于4；系统水力停留时间为16h。待厌氧末内碳源积累率达90％及以上时，出水总氮小于15mg/l，并稳定维持5d以上认为硝化内源反硝化阶段启动成功。

2)内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化启动阶段：

启动内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化期间，向缺氧区投加厌氧氨氧化填料架。通过控制好氧区体积，控制好氧末出水氨氮。若好氧末氨氮≤5mg/l，则减少好氧区最后一个格室，将其曝气装置去除，增加搅拌装置，改为缺氧区；若好氧末氨氮≥10mg/l，则将缺氧区第一格室改为好氧区，当好氧末氨氮在5-10mg/l之间则保持8格室分别为2格室厌氧，2格室好氧，4格室缺氧。此阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在300-4000mg/l；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/l好氧区溶解氧控制为1-2mg/l，第一污泥回流与第二污泥回流比为100％，系统水力停留时间为16h。待缺氧区厌氧氨氧化对总氮去除贡献达50％以上，并稳定维持10d以上，则认为内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化阶段启动成功。

3)后期运行阶段：

长期运行中系统8个格室分别为2格室厌氧，2格室好氧，4格室缺氧，根据出水氮浓度调整hrt。出水总氮≤5mg/l，则将hrt减少2h；若出水总氮≥15mg/l，则将hrt延长2h，当出水总氮在5-15mg/l之间则hrt维持在16h。絮体污泥浓度为厌氧区、好氧区3000-4000mg/l；缺氧区4000-5000mg/l，好氧区溶解氧控制为1-2mg/l。

本发明aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置，与现有工艺相比具有以下优势：

(1)城市污水中的有机物充分被聚糖菌利用储存为内碳源，减少了有机物的浪费，节约能源。

(2)部分氨氮通过厌氧氨氧化去除，可节省曝气量；内源短程反硝化为厌氧氨氧化提供亚硝，同时可节省反硝化至氮气所需的碳源。

(3)缺氧区内源反硝化可以进一步去除厌氧氨氧化产生的硝态氮，可稳定实现出水tn小于5mg/l，属于深度脱氮。

附图说明

图1aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化的装置结构示意图。

1为原水水箱，2为aoa反应器，3为沉淀池，1.1为原水水箱溢流管，1.2为原水水箱放空管，2.1为进水泵，2.2为厌氧区，2.3为好氧区，2.4为缺氧区，2.5为搅拌器，2.6为气泵，2.7为曝气盘，2.8为气体流量计,2.9为填料架，3.1为第一污泥回流泵，3.2为第二污泥回流泵，3.3为出水管。

具体实施方式：

下面结合附图和实施对本发明做进一步说明：aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理城市污水的方法与装置，其特征在于：包括顺序连接的污水原水箱(1)、aoa反应器(2)、沉淀池(3)；污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与aoa反应器(2)相连；aoa反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为厌氧区(2.2)、好氧区(2.3)、缺氧区(2.4)，各反应区体积相等，各格室均设有按水流方向上下交错连接的连接孔；厌氧区(2.2)设有搅拌器(2.5)；好氧区(2.3)设有气泵(2.6)、曝气盘(2.7)、气体流量计(2.8)；缺氧区设有搅拌器(2.5)、填料架(2.9)；沉淀池(3)底部污泥通过第一污泥回流泵(3.1)连接至厌氧区(2.2)、通过第二污泥回流泵(3.2)连接至缺氧区(2.5)最终通过出水管(3.3)出水。

以北京某高校家属区化粪池废水为处理对象，运行期间具体水质如下：cod为100-250mg/l，nh4⁺为30-80mg/l，no3^-≤2mg/l，no2^-≤0.5mg/l。试验系统如图1所示，aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧反应器有效容积88.48l，均分为8格，每格有效容积11.06l；二沉池有效容积37.2l，均采用有机玻璃制成。

具体操作如下：

1)硝化内源反硝化启动阶段：

絮体污泥接种硝化反硝化污泥，填料为厌氧氨氧化填料。aoa系统共有两个污泥回流，其中第一污泥回流至第一格厌氧段回流比r1＝100％，第二污泥回流至第一格缺氧段回流比r2为100％。启动硝化内源反硝化期间系统8个格室分别为2格室厌氧，3格室好氧，3格室缺氧；保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在3000-4000mg/l；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/l好氧区溶解氧控制为1-2mg/l，可通过投加外碳源控制c/n比大于4；系统水力停留时间为16h。待厌氧末内碳源积累率达90％及以上时，出水总氮小于15mg/l，并稳定维持5d以上认为硝化内源反硝化阶段启动成功。

2)内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化启动阶段：

启动内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化期间，向缺氧区投加厌氧氨氧化填料架。通过控制好氧区体积，控制好氧末出水氨氮。若好氧末氨氮≤5mg/l，则减少好氧区最后一个格室，将其曝气装置去除，增加搅拌装置，改为缺氧区；若好氧末氨氮≥10mg/l，则将缺氧区第一格室改为好氧区，当好氧末氨氮在5-10mg/l之间则保持8格室分别为2格室厌氧，2格室好氧，4格室缺氧。此阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在300-4000mg/l；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/l好氧区溶解氧控制为1-2mg/l，第一污泥回流与第二污泥回流比为100％，系统水力停留时间为16h。待缺氧区厌氧氨氧化对总氮去除贡献达50％以上，并稳定维持10d以上，则认为内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化阶段启动成功。

3)后期运行阶段：

长期运行中系统8个格室分别为2格室厌氧，2格室好氧，4格室缺氧，根据出水氮浓度调整hrt。出水总氮≤5mg/l，则将hrt减少2h；若出水总氮≥15mg/l，则将hrt延长2h，当出水总氮在5-15mg/l之间则hrt维持在16h。絮体污泥浓度为厌氧区、好氧区3000-4000mg/l；缺氧区4000-5000mg/l，好氧区溶解氧控制为1-2mg/l。

试验结果表明：运行稳定后，城市污水通过aoa工艺缺氧区内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器后出水cod为45-55mg/l，nh4⁺-n低于2mg/l，总氮低于5mg/l，出水cod、nh4⁺-n、tn等技术指标均稳定达到国家一级a排放标准。

以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的范围之内。