本发明涉及的反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的污水处理方法及装置属于污水生物处理技术领域，是一种强化低c/n的城市生活污水同步脱氮除磷的试验装置和方法。
背景技术：
随着经济发展和人民生活水平的提高，城市生活污水排放量逐年增加，城市生活污水中的大量氮磷等营养元素造成水体的富营养化现象越来越严重，严重影响水体感官及增加污水处理费用。氮、磷元素导致的水体富营养化已经成为一个全球性难题。为解决这个难题，人们制定了越来越严格的污水排放标准，同时人们也在不断改进污水处理工艺。
反硝化除磷代表了当前污水脱氮除磷领域的最新理论和技术，通过利用内碳源pha，以“一碳两用”的方式同时实现反硝化脱氮和吸磷作用，它们的提出突破了传统生物脱氮除磷理论，不仅可很好地解决传统工艺中存在的由碳源不足引起的氮磷脱除不稳定问题，对生物脱氮除磷机理也是一重大突破和飞跃，为生物脱氮除磷工艺的发展开辟了新天地。与传统的脱氮除磷工艺相比不仅节省了50％的碳源，节约了30％的曝气量，污泥产量也可减少50％。因此反硝化除磷脱氮工艺是实现污水处理厂脱氮除磷稳定达标的有效方法，可被视为一种可持续发展工艺。
一体化厌氧氨氧化将短程硝化技术与厌氧氨氧化技术有机结合，实现了最短及高效的氨氮转换为氮气的路径，且不需要有机碳源，节省了有机碳源，节约了曝气量。采用一体化厌氧氨氧化反应器，厌氧氨氧化菌以颗粒污泥的形式存在，短程硝化污泥以絮体污泥的形式存在，实现生物相的分离，采用低氧曝气搅拌和缺氧搅拌交替运行方式，且厌氧氨氧化产生的碱度有效的补偿了短程硝化消耗的碱度，有利于实现稳定的短程硝化和厌氧氨氧化。
反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化工艺处理低碳氮比城市生活污水，是一种新的脱氮除磷思路，在将其用于碳、氮、磷比例失调且碳源偏低城市污水的处理中，缩短了脱氮除磷流程，工艺流程简单，显著提高了脱氮除磷效果，大大降低了出水氮、磷浓度，实现了高效、低能耗的脱氮除磷。
技术实现要素：
本发明针对城市污水c/n比低的问题，在不投加外碳源的基础上，提出了一套反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置与方法，为一种新型的结合反硝化除磷、短程硝化、厌氧氨氧化技术的同步脱氮除磷工艺。该工艺实行生物相分离，将反硝化除磷菌与亚硝化菌和厌氧氨氧化菌分开，充分利用原水中的有机物进行厌氧释磷和pha的贮存，然后回流厌氧氨氧化自养脱氮出水至反硝化除磷反应器进行反硝化吸磷，同时为保证除磷效果，适当进行曝气，从而实现氮磷的深度去除。
为达到高效的同步脱氮除磷效果，本发明采用的反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置，其特征在于，主要包括城市污水原水箱(1)、a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)、第一进水泵(2)、第一中间水箱(14)、一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)、第二中间水箱(15)、实时控制箱(13)；其中a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)内设有第一气体流量计(4)、第一搅拌桨(6)、第一曝气头(25)、第一气泵(5)、第一ph传感器(7)、第一do传感器(8)、第一wtw溶氧仪(9)、第一排水阀(28)、回流液进水阀(27)、回流液进水泵(10)、第一出水阀(28)、第一电磁阀(11)、第三排水阀(29)、第三排水电磁阀(12)；一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)内置有第二气体流量计(20)、第二进水泵(17)、第二搅拌桨(24)、第二曝气头(26)、第二气泵(19)、第二ph传感器(21)、第二do传感器(22)、第二wtw溶氧仪(18)、第二出水阀(30)、第二电磁阀(16)；其中实时控制平台主要执行搅拌的控制，曝气时间的控制，进出水的开关等命令。
反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置，其特征在于：城市污水原水箱(1)通过第一进水泵(2)与a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)相连接；a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)第一出水阀(28)经第一电磁阀(11)与第一中间水箱(14)相连接；第一中间水箱(14)通过第二进水泵(17)与一体化厌氧氨氧化sbr反应器(23)相连接；一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)第二出水阀(30)经第二电磁阀(16)与第二中间水箱(15)相连接；第二中间水箱(15)通过硝化液回流泵(10)与a2o-sbr反硝化除磷反应器(1)硝化液回流进水阀(27)相连接。
本发明还提供了一种反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验方法，其特征在于，包括以下内容：
系统启动：在a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)中接种反硝化除磷污泥,将短程硝化絮体污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥按体积比2:1混合，短程硝化絮体污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥污泥浓度分别为3000～3500mg/l、3000～4000mg/l，同时接种到一体化厌氧氨氧化反应器(23)中，混合污泥进行填料挂膜，填料填充率为50％，使反应器内污泥浓度达到4000～5000mg/l；在此阶段，生活污水首先进入a2o-sbr进行有机物的降解、厌氧释磷，其去除了有机物和磷、富含氨氮的出水作为一体化厌氧氨氧化反应器sbbr的进水，进行短程硝化和厌氧氨氧化，完成自养脱氮，待反应结束后，含有部分硝态氮的出水进入到a2o-sbr中进行反硝化吸磷，最后在曝气吸收剩余的磷。当系统总氮去除率达85％以上，磷去除率达95％以上并稳定维持60天以上，即认为反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化系统启动成功；
待系统启动成功后，其【周期运行操作步骤如下】：
1)将生活污水加入原水水箱(1)，经第一进水泵(2)泵入a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)，进水结束后，开启第一搅拌器(6)，厌氧搅拌2～4h；
2)厌氧释磷结束后，静止沉淀30min排水，排水比为60％～70％，将富含氨氮的生活污水经过第一排水阀(28)排入到第一中间水箱中(14)中。a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)运行时每天排泥，使srt为16～20d，反应器内污泥浓度维持在3000～4000mg/l；
3)启动第二进水泵(17)将a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)出水从第一中间水箱(14)泵入一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)，进水结束后，开启第二气泵(19)和第二搅拌桨(24)，低氧曝气搅拌0.5～1h，通过第二气体流量计(20)调节曝气量，并通过第二ph传感器(21)、第二do传感器(22)监测、实时控制平台(13)控制一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)内do浓度为0.3～0.5mg/l，而后缺氧搅拌0.5～1h，此后按低氧(0.3～0.5mg/l)曝气搅拌0.5～1h和缺氧搅拌0.5～1h依次交替进行，当低氧(0.3～0.5mg/l)曝气搅拌ph值曲线出现拐点时停止曝气搅拌，再缺氧搅拌0.5h；
4)厌氧氨氧化反应结束后，静止沉淀30min排水，排水比为60％～70％，其出水排入第二中间水箱(15)后，经回流液进水泵(10)回流到a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)，为反硝化除磷提供电子受体，dpaos以回流的硝态氮作为电子受体，以厌氧段储存的pha为电子供体，进行缺氧反硝化吸磷反应；
5)缺氧反应结束后，启动气泵(5)，通过气体流量计(4)调节气体流量，曝气搅拌0.5～1h，并通过在线监测系统和反馈控制系统控制do浓度为1.5～2.0mg/l，而后静止沉淀30min，出水经第三出水阀(29)第三电磁阀(12)排出系统，排水比为60％～70％。而后系统进入下一周期，重复以上步骤。
本发明反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置与方法，与现有传统生物脱氮除磷工艺相比具有以下优势：
1)工艺流程简单，可控性强，出水水质稳定；
2)最大程度地利用了原水中的有机碳源，反硝化除磷“一碳两用”进行同步脱氮除磷，大大节省了碳源，从本质上解决了除磷菌和脱氮菌在碳源方面存在的矛盾和竞争，适合低c/n比城市生活污水处理；
3)创造除磷菌和脱氮菌各自的最佳生长环境，解决了除磷菌和脱氮菌在溶解氧、泥龄等方面的矛盾和竞争；
4)采用生物相分离技术，更易于维持系统的脱氮除磷效率和运行稳定性；
5)污泥产率低，减少了剩余污泥处理费用；
6)短程硝化与厌氧氨氧化技术有机结合，进行自养脱氮，最大限度地节省了碳源，节约了曝气量，实现了最短及高效的氨氮转换为氮气的路径，同时减少了污水处理过程中温室气体的排放和运行成本；
附图说明：
图1为本发明反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置与方法的结构示意图。
图1中：1-城市污水原水箱；2-第一进水泵；3-a2o-sbr反硝化除磷反应器；4-第一气体流量计；5-第一气泵；6-第一搅拌桨；7-第一ph传感器；8-第一do传感器；9-第一wtw溶氧仪；10-回流液进水泵；11-第一电磁阀；12-第三排水电磁阀；13-实时控制箱；14-第一中间水箱；15-第二中间水箱；16-第二电磁阀；17-第二进水泵；18-第二wtw溶氧仪；19-第二气泵；20-第二气体流量计；21-第二ph传感器；22-第二do传感器；23-一体化厌氧氨氧化sbbr反应器；24-第二搅拌桨；25-第一曝气头；26-第二曝气头；27-回流液进水阀；28-第一排水阀；29-第三排水阀；30-第二排水阀
具体实施方式：
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化的试验装置，主要包括：城市污水原水箱(1)、第一进水泵(2)、a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)、第一气体流量计(4)、第一气泵(5)、第一搅拌桨(6)、第一ph传感器(7)；其中a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)内设有第一气体流量计(4)、第一搅拌桨(6)、第一曝气头(25)、第一气泵(5)、第一ph传感器(7)、第一do传感器(8)、第一wtw溶氧仪(9)、回流液进水阀(27)、第一出水阀(28)、第一电磁阀(11)；一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)内置有第二气体流量计(20)、第二搅拌桨(24)、第二曝气头(26)、第二气泵(19)、第二ph传感器(21)、第二do传感器(22)、第二wtw溶氧仪(18)、第二出水阀(30)、第二电磁阀(16)；
以北京某高校家属区生活污水为处理对象，考察了此系统的脱氮除磷性能。
具体操作运行步骤和工艺运行参数如下：
1)系统启动：在a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)中接种反硝化除磷污泥，将短程硝化絮体污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥按体积比2:1(其污泥浓度分别为3000～3500mg/l、3000～4000mg/l)，同时接种到一体化厌氧氨氧化反应器(23)中，向反应器投入填料挂膜，填充比为50％，使反应器内污泥浓度达到4800mg/l；在此阶段，生活污水首先进入a2o-sbr进行有机物的降解、厌氧吸磷，其去除了有机物和磷、富含氨氮的出水作为一体化厌氧氨氧化反应器sbbr的进水，进行短程硝化和厌氧氨氧化，完成自养脱氮，待反应结束后，沉淀排水，当系统总氮去除率达85％以上，磷去除率达95％以上并稳定维持60天以上，即认为反硝化除磷串联一体化厌氧氨氧化系统启动成功。
2)待系统启动成功后，【其周期运行操作步骤如下】：
启动第一进水泵(2)将4l生活污水由原水水箱(1)抽进a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)，进水结束后，开启第一搅拌器(6)，厌氧搅拌3h，dpaos充分利用原水中的vfas合成内碳源phas，同时释放磷；
厌氧释磷结束后，静止沉淀30min排水，将富含氨氮的生活污水经过第一排水阀(28)排入到第一中间水箱中(14)中，排水比为60％～70％。a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)运行时每天排泥，使srt为16～20d，反应器内污泥浓度维持在3000～4000mg/l；
启动第二进水泵(17)将a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)出水从第一中间水箱(14)泵入一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)，进水结束后，开启第二气泵(19)和第二搅拌桨(24)，低氧曝气搅拌0.5～1h，通过第二气体流量计(20)调节曝气量，并通过第二ph传感器(21)、第二do传感器(22)监测、实时控制平台(13)控制一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)内do浓度为0.3～0.5mg/l，而后缺氧搅拌0.5～1h，此后按低氧(0.3～0.5mg/l)曝气搅拌0.5～1h和缺氧搅拌0.5～1h依次交替进行，当低氧(0.3～0.5mg/l)曝气搅拌ph值曲线出现拐点时停止曝气搅拌，再缺氧搅拌0.5h；
厌氧氨氧化反应结束后，静止沉淀30min排水，排水比为60％～70％，其出水排入第二中间水箱(15)后，经回流液进水泵(10)回流到a2o-sbr反硝化除磷反应器(3)，为反硝化除磷提供电子受体，dpaos以回流的硝态氮作为电子受体，以厌氧段储存的phas为电子供体，进行缺氧反硝化吸磷反应；
缺氧反应结束后，启动气泵(5)，通过气体流量计(4)调节气体流量，曝气搅拌0.5～1h，并通过在线监测系统和反馈控制系统控制do浓度为1.5～2.0mg/l，而后静止沉淀30min，出水经第三出水阀(29)第三电磁阀(12)排出系统，排水比为60％～70％。而后系统进入下一周期。
试验期间，各反应器均采用有机玻璃制作，反硝化除磷sbr反应器(3)和一体化厌氧氨氧化sbbr反应器(23)的有效容积均为10l，其进出水水质(平均值)如表1所示：
表1.实验期间进出水水质(平均值)
由表1可知，在上述操作运行步骤和运行参数条件下，进水的cod、nh4-n、tn、tp的平均去除率分别高达90.2％、99.5％、89.3％、98.3％，待运行稳定后，出水cod、nh4-n、tn、tp浓度均稳定达到国家一级a标准。
以上内容是结合具体的实验实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该领域技术人员更好地理解和应用本发明，不能认为本发明的具体实施只限于这些说明，因此该领域技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。