本发明涉及一种生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，属于污水处理领域。
背景技术：
正渗透是一种新型的膜分离处理技术，与超滤、微滤和反渗透等常用膜分离技术相比，其不需要外加压力作为分离驱动力，而是靠溶液自身的渗透压差推动正渗透分离过程。然而，由于污水当中污染物质较多，对正渗透膜的污染较严重，一直都无法稳定应用到污水处理之中。
厌氧氨氧化技术是近30年来的研究热点，主要特点是低能耗高效率，但由于生存条件苛刻，一直无法用于生活污水处理主流工艺上。另外，厌氧氨氧化技术还有一个重要的瓶颈是脱氮不彻底，会在高效脱氮的过程中产生硝酸盐。因此需要提供一种超深度脱氮除磷的方法及系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，利用本发明方法可以同时获得可饮用的出水和超深度脱氮除磷的出水，另外不仅实现厌氧氨氧化在污水主流处理工艺上稳定运行的目的，也实现了反硝化聚磷菌和氨氧化古菌稳定的超深度脱氮除磷系统，使出水中TN(总氮)低于11mg/L，TP(总磷)低于0.3mg/L。
本发明所提供的生活污水超深度脱氮除磷的方法，包括如下步骤：
(1)生活污水通过格栅后依次进入厌氧池1、好氧池和沉淀池1中；
所述厌氧池1和所述好氧池中含有优势菌种聚磷菌；
(2)经所述沉淀池1泥水分离后的出水经过正渗透系统进入Anammox滤池中；
所述Anammox滤池中含有优势菌种氨氧化菌和厌氧氨氧化菌；
(3)所述Anammox滤池的出水进入厌氧池2和沉淀池2中，经所述沉淀池2进行泥水分离得到出水，即实现对生活污水的超深度脱氮除磷；
所述厌氧池2中含有优势菌种氨氧化古菌和反硝化聚磷菌。
上述的方法中，所述沉淀池1和所述沉淀池2均为高密度沉淀池。
上述的方法中，步骤(1)中，所述格栅的间隙为16～25mm；
所述厌氧池1中活性污泥的污泥龄可为1～5d，具体可为1d或5d，
所述生活污水在所述厌氧池1与好氧池内的水力停留时间为3～12h，具体可为3h或12h；
所述好氧池中的溶解氧可为1.5～2mg/L，具体可为1.5mg/L或2mg/L；
所述沉淀池1的污泥回流比可为30％～100％，具体可为30％或100％。
上述的方法中，步骤(1)中，经所述沉淀池1泥水分离后的污泥进入水解酸化池中。
经过步骤(1)，所述格栅将污水中较大的悬浮物去除，之后污水进入所述厌氧池1中，优势菌种聚磷菌利用有机物合成PHA并释放磷，在所述好氧池中，优势菌种聚磷菌再利用合成的PHA过量吸磷，污水中碳、磷得到高效的去除，只剩下高浓度的氨氮，再经过高密度沉淀池1对污水进行高效的泥水分离，出水中SS较低，对正渗透膜的污染程度较小。
上述的方法中，步骤(2)中，经所述正渗透系统后，所述出水的氨氮浓度浓缩0.5～3倍；
所述正渗透系统采用的膜为聚苯并咪唑(PBI)膜或三醋酸纤维素膜；
所述正渗透形成的稀释驱动液经过RO设备形成浓缩驱动液和可饮用出水，所述浓缩驱动液经过所述正渗透系统循环使用。
上述的方法中，步骤(2)中，所述Anammox滤池中的溶解氧可为0.5～1.5mg/L，具体可为0.5mg/L或1.5mg/L。
经过步骤(2)，步骤(1)的出水经过所述正渗透系统，其中氨氮浓度被浓缩之后进入所述Anammox滤池，从所述正渗透中所形成的稀释驱动液通过所述RO设备形成浓缩驱动液和出水，所述浓缩驱动液可循环使用，污水中优势菌种氨氧化菌利用氧气和氨氮产生亚硝酸盐，最后优势菌种厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝酸盐进行高效的脱氮；氨氮浓度提高到保证所述Anammox滤池发生高效稳定的厌氧氨氧化脱氮作用，氨氮溶度浓缩到100mg/L以上即可。
上述的方法中，步骤(3)中，所述厌氧池2中活性污泥的污泥龄可为30～60d，具体可为30d或60d；
所述沉淀池2的污泥回流比可为50％～100％，具体可为50％或100％；
经所述沉淀池2泥水分离后的污泥进入所述水解酸化池中。
上述的方法中，所述水解酸化池中1/5～2/3(如1/5～或2/3)的泥水混合物输入至所述厌氧池2中，剩余的所述泥水混合物进入厌氧消化池中产生沼气，提高污水处理厂能量自给率。
上述的方法中，所述污泥在所述水解酸化池中的水力停留时间为1～8d，所述水解酸化池中的温度为35～65℃；
所述泥水混合物在所述厌氧消化池中的水力停留时间可为25～35d，具体可为25d或35d，所述厌氧消化池中的温度可为35～65℃，具体可为35℃或65℃。
经过步骤(3)，所述Anammox滤池出水进入所述厌氧池2中，其中优势菌种氨氧化古菌利用氨氮生成亚硝酸盐，而优势菌种反硝化聚磷菌利用所述水解酸化池所提供的外加有机碳源和污水中的亚硝酸盐以及硝酸盐进行高效的脱氮除磷，达到污水超深度脱氮除磷的目的，最后利用高密度沉淀池2将污水进行高效固液分离后达标排放。
本发明还进一步提供了实现所述方法的生活污水超深度脱氮除磷的系统，包括高效除碳、磷单元、高效稳定脱氮单元和超深度脱氮除磷单元；
所述高效除碳、磷单元包括依次连通的所述格栅、所述厌氧池1、所述好氧池和所述高密度沉淀池1；
所述高效稳定脱氮单元包括依次连通的正渗透膜系统和所述Anammox滤池；
所述超深度脱氮除磷单元包括依次连通的所述厌氧池2和所述高密度沉淀池2；
所述高密度沉淀池1和所述高密度沉淀池2均与所述水解酸化池相连通；
所述水解酸化池分别与所述厌氧池2和所述厌氧消化池相连通。
所述高效除碳、磷单元中的出水中碳、磷得到高效的去除，只剩下高浓度的氨氮，并且出水中SS较小，对正渗透膜的污染程度较小；
所述高效稳定脱氮单元中，污水中优势菌种氨氧化菌利用氧气和氨氮产生亚硝酸盐，最后优势菌种厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝酸盐进行高效的脱氮；
所述超深度脱氮除磷单元中，优势菌种氨氧化古菌利用氨氮生成亚硝酸盐，而优势菌种反硝化聚磷菌利用水解酸化池所提供的外加有机碳源和污水中的亚硝酸盐以及硝酸盐进行高效的脱氮除磷，达到污水超深度脱氮除磷的目的。
本发明提供的生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，具有以下优势：
1、本发明生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，可以同时获得可饮用的出水和超深度脱氮除磷的出水；
2、本发明生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，不仅实现厌氧氨氧化在污水主流处理工艺上稳定运行的目的，也实现了反硝化聚磷菌和氨氧化古菌稳定的超深度脱氮除磷系统；
3、本发明生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，污水中能源利用率较高；
4、本发明生活污水超深度脱氮除磷的方法及系统，由于厌氧池泥龄较高，并利用生物滤池，因此剩余污泥量较少。
附图说明
图1为本发明生活污水超深度脱氮除磷的方法和系统的示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、
污水取至中国人民大学生活区，处理水量设计为Q＝0.5m3/d，根据图1所示的流程进行污水处理，最终达标排放。
步骤一：污水进入高效除碳、磷单元，首先格栅(间隙为16mm)将污水中较大的悬浮物去除，之后污水进入厌氧池1，水力停留时间为4h，控制其活性污泥的污泥龄为1d，优势菌种聚磷菌利用有机物合成PHA并释磷，在好氧池(溶解氧为1.5mg/L，水力停留时间为4h)中，优势菌种聚磷菌再利用合成的PHA过量吸磷，污水中碳、磷得到高效的去除，最后高密度沉淀池1(其回流比为30％)对污水进行高效的泥水分离，所形成的剩余污泥排入水解酸化池。
该步骤中，高效除碳、磷单元中硝化细菌被淘汰。
经过该步骤，高效除碳、磷单元出水中碳、磷得到高效的去除，只剩下高浓度的氨氮，再经过高密度沉淀池1对污水进行高效的泥水分离，出水中SS较低，对正渗透膜的污染程度较小。
步骤二：高效除碳、磷单元出水进入正渗透系统，正渗透膜选用PBI(聚苯并咪唑)其中氨氮浓度浓缩了0.5倍后，污水进入Anammox滤池(溶解氧为0.5mg/L)，Anammox滤池出水含有少量的氨氮，硝酸盐、亚硝酸盐以及磷酸盐。从正渗透系统中所形成稀释驱动液通过RO设备形成浓缩驱动液和出水1，浓缩驱动液进行循环使用，驱动液为5mol/L MgCl2溶液，污水中氨氧化菌利用氧气和氨氮产生亚硝酸盐，最后厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝酸盐进行高效的脱氮。
步骤三：Anammox滤池出水进入厌氧池2(污泥龄为30d)，其中优势菌种氨氧化古菌利用氨氮生成亚硝酸盐，而优势菌种反硝化聚磷菌利用水解酸化池所提供的外加有机碳源和污水中的亚硝酸盐以及硝酸盐进行高效的脱氮除磷，最后利用高密度沉淀池2(污泥回流比为50％)将污水进行高效固液分离后达标排放。
该步骤中，将水解酸化池中1/5的泥水混合物当做有机碳源加入到厌氧池2中，剩余的泥水混合物排入厌氧消化池进行产沼气，提高污水处理厂能量自给率。
剩余污泥在水解酸化池中水力停留时间为1d，温度为35℃；厌氧消化池水力停留时间为25d，温度为35℃。
中国人民大学生活区污水原水质和处理后的出水水质如表1所示，通过本发明方法处理后达到一级A污水排放标准。
表1污水进出水的水质
实施例2、
污水取至中国人民大学生活区，处理水量设计为Q＝0.5m3/d，根据图1所示的流程进行污水处理，最终达标排放。
步骤一：污水进入高效除碳、磷单元，首先格栅(间隙为25mm)将污水中较大的悬浮物去除，之后污水依次进入厌氧池1和好氧池，水力停留时间为12h，控制其活性污泥的污泥龄为5d优势菌种聚磷菌利用有机物合成PHA并释磷，在好氧池(溶解氧为2mg/L)中，优势菌种聚磷菌再利用合成的PHA过量吸磷，污水中碳、磷得到高效的去除，最后高密度沉淀池1(其回流比为100％)对污水进行高效的泥水分离，所形成的剩余污泥排入水解酸化池。
该步骤中，高效除碳、磷单元中硝化细菌被淘汰。
经过该步骤，高效除碳、磷单元出水中碳、磷得到高效的去除，只剩下高浓度的氨氮，再经过所述高密度沉淀池1对污水进行高效的泥水分离，出水中SS较低，对正渗透膜的污染程度较小。
步骤二：高效除碳、磷单元出水进入正渗透系统，正渗透膜采用三醋酸纤维素膜，其中氨氮浓度浓缩了3倍后，污水进入Anammox滤池(溶解氧为1.5mg/L)，Anammox滤池出水含有少量的氨氮，硝酸盐、亚硝酸盐以及磷酸盐。从正渗透系统中所形成稀释驱动液通过RO设备形成浓缩驱动液和出水1，浓缩驱动液进行循环使用，驱动液为1.5mol/L NaCl溶液，污水中优势菌种氨氧化菌利用氧气和氨氮产生亚硝酸盐，最后优势菌种厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝酸盐进行高效的脱氮。
步骤三：Anammox滤池出水进入厌氧池2(污泥龄为60d)，其中优势菌种氨氧化古菌利用氨氮生成亚硝酸盐，而优势菌种反硝化聚磷菌利用水解酸化池所提供的外加有机碳源和污水中的亚硝酸盐以及硝酸盐进行高效的脱氮除磷，最后利用高密度沉淀池2(污泥回流比为100％)将污水进行高效固液分离后达标排放。
该步骤中，将水解酸化池中2/3的泥水混合物当做有机碳源加入到厌氧池2中，剩余的泥水混合物排入厌氧消化池进行产沼气，提高污水处理厂能量自给率。
剩余污泥在水解酸化池中水力停留时间为8d，温度为65℃；厌氧消化池水力停留时间为35d，温度为65℃。
中国人民大学生活区污水原水质和处理后的出水水质如表2所示，通过本发明法处理后达到一级A污水排放标准。
表2污水进出水的水质