本发明涉及城镇废水的处理领域，具体涉及一种利用序批式沸石固定生物膜–活性污泥技术结合在线监控技术控制短程硝化的工艺。
背景技术：
短程硝化(partial nitrification)技术作为一种新型生物脱氮工艺，较传统的硝化工艺可节约25％的曝气能耗。其与厌氧氨氧化技术的组合技术由于具有节省碳源、降低污泥产量等突出优势，符合建立“中国概念污水处理厂”的理念，具有广泛应用前景。但是由于在低氨氮浓度的城镇废水中，短程硝化存在难以长期稳定运行的问题，这严重限制了短程硝化技术在城镇污水处理中的应用。
沸石作为一种氨氮选择性吸附剂，由于在达到吸附饱和后释放游离氨抑制亚硝化氧化菌的活性与生长，而被广泛应用于短程硝化工艺控制领域。但传统的沸石生物膜反应器具有填料填充紧密，传质较差等的缺点，导致后期氨氧化污泥活性降低，反应器性能恶化，而难以实现长期稳定的短程硝化工艺。此外，传统短程硝化工艺的出水水质主要通过人工监测实现，存在不能及时监测反应器内部理化指标及相应改变反应器运行程序的缺点，也极大的制约了短程硝化的稳定运行。同时，传统的短程硝化序批式工艺在曝气反应阶段始终保持好氧反应，而氨氧化细菌相比亚硝氮氧化菌具有较高的氧气亲和力，因此始终保持好氧反应不利于抑制亚硝氮氧化菌的活性，也影响短程硝化的建立。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种城镇废水实现稳定短程硝化的工艺，其具体为，利用沸石固定生物膜–活性污泥(IFAS)技术对氨氮废水进行处理，同时结合在线监测技术和序批式活性污泥法(SBR)以建立稳定短程硝化工艺。
优选的，在废水处理的开始阶段，将钠型沸石添加至悬臂式填料槽内，将填料槽和在线监测探头固定，同时将硝化污泥添加至反应器内，构建了序批式IFAS反应器。
优选的，所述的悬臂式填料槽底部与外壁均为栅状。
进一步优选的，栅与删的间距为0.5-2mm。
优选的，所述的悬臂式填料槽固定于反应器器壁的卡槽内。
优选的，在同一高度，所述的反应器器壁上可固定4-10个悬臂式填料槽。
优选的，所述的钠型沸石粒径为≥3mm。
进一步优选的，所述的钠型沸石粒径为3～5mm。
优选的，所述的在线监测探头包括：氨氮/硝酸盐氮、DO(溶解氧)、pH、ORP(氧化还原电位)。
进一步优选的，所述的在线监测探头固定于反应器高度的1/3～1/2处。
优选的，所述的硝化污泥为城镇污水处理厂好氧池活性污泥。
进一步优选的，所述的活性污泥接种浓度为3000～4000mg/L。
优选的，所述的序批式活性污泥法(SBR)的曝气反应程序中采用间歇曝气模式，包括微氧段与厌氧段。
进一步优选的，所述的微氧段与厌氧段的时间比为4：1。
进一步优选的，所述的微氧段DO为0.7～0.9mg/L，所述的厌氧段DO为0.1～0.3mg/L。
优选的，所述的城镇废水的氨氮浓度为30～50mg/L。
进一步优选的，所述的城镇废水的氨氮浓度为45～50mg/L。
作为优选的方案，本发明的方法包括如下步骤：
在废水处理的开始阶段，将钠型沸石添加至悬臂式填料槽内，将填料槽和在线监测探头固定，同时将硝化污泥添加至反应器内，构建了序批式IFAS反应器；所述的悬臂式填料槽底部与外壁均为栅状，所述的栅与栅间距为0.5mm，所述的悬臂式填料槽固定于反应器器壁，所述的反应器器壁在同一高度可固定8个填料槽；所述的在线监测探头固定于反应器高度的1/3～1/2处；所述的硝化污泥为城镇污水处理厂好氧池活性污泥；所述的序批式活性污泥法的曝气反应程序中采用间歇曝气模式；包括微氧段与厌氧段两个曝气阶段，所述的微氧段与厌氧段的时间比为4：1；所述的城镇废水的氨氮浓度为45～50mg/L。
本发明所述的方法具有如下有益效果：
1)本申请采用的钠沸石填料槽作为生物膜固定的载体，可选择性吸附铵根离子，且吸附饱和量很大，在达到吸附平衡后会大量释放游离氨，在微环境内形成高游离氨环境，而氨氧化细菌受游离氨的抑制浓度远高于亚硝氮氧化菌，因此沸石载体不仅有利于促进氨氧化细菌(AOB)的活性与生长，而且可以抑制亚硝化氧化菌(NOB)的活性与生长。
2)本申请采用的栅状填料槽不仅增加了调料层的比表面积，有利于污泥的附着于生物膜的形成，而且增加了传质效果，避免后期基质渗透性下降而影响短程硝化效果。
3)本申请采用的在线监测技术有利于及时监测反应器污水中氨氮浓度、硝酸盐氮浓度、DO(溶解氧)浓度、pH和ORP(氧化还原电位)，以助于及时了解反应器的性能和程序合理与否，以便及时调控反应器运行程序。
4)本申请采用的间歇曝气反应程序可以有效的控制反应器内的DO浓度，保证反应器内始终处于微氧或厌氧状态，由于氨氧化细菌的氧气亲和力远高于亚硝化氧化菌，因此这种曝气模式可有效抑制亚硝氮氧化菌的活性与生长。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的固定生物膜–活性污泥序批式工艺的结构示意图正视图；
图2为本发明对比例1制备的固定生物膜–活性污泥序批式工艺的结构示意图俯视图；
图3为本发明实施例1制备的悬臂式填料槽槽壁或槽底的示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
步骤1：
固定生物膜–活性污泥序批式反应器的设计，包括如下部件(参照附图1)：城镇废水实现稳定短程硝化的固定生物膜–活性污泥序批式反应器，包括一个反应器筒体4，水浴夹套5，水浴夹套的进水口1和出水口8。反应器内固定填料槽3和在线监测探头6，反应器器壁上连有进水口2和出水口7，其中反应器筒体直径1m，高度1.2m，夹套厚度8cm。
步骤2：
原位检测本实施例填料槽微环境中的游离氨浓度，确定工艺效果，包括如下步骤：
1)制作并搭建步骤1中设计的固定生物膜–活性污泥序批式反应器，加入待处理的废水，废水中氨氮初始浓度为50mg/L，设置SBR的HRT为8h。
2)待3天后，取出填料槽，并利用非损伤微测技术原位检测距沸石填料槽5μm，10μm，50μm，100μm，500μm，1mm和1cm处的铵根离子和氢离子浓度，以计算出各距离点游离氨(FA)的浓度，如下表：
由测试及计算结果可知，在填料槽周围1cm的范围内，FA浓度均高于0.1mg/L，由于AOB和NOB的FA抑制浓度分别为10mg/L和0.1mg/L，因此沸石填料释放的FA对于NOB的活性具有抑制作用，而对AOB的活性则具有促进作用，因此该工艺具有“释氨抑硝”作用。
步骤3：
利用本实施例的装置和方法对含氨氮的废水进行处理的操作，包括如下步骤：
在步骤2建立的反应器中接种污水处理厂好氧池活性污泥，使污泥浓度为3000～4000mg/L，微氧曝气阶段DO保持在0.7～0.9mg/L，厌氧曝气阶段DO保持在0.1～0.3，连续运行30天，统计每个周期进出水的氨氮和硝酸盐氮浓度，并手动检测每个周期进出水的亚硝氮浓度；
接种后第3天开始反应器内出现明显亚硝氮积累，在第30天时出水氨氮浓度为24.6mg/L，氨氧化率为51.2％；硝氮浓度为3.6mg/L，亚硝氮浓度为20.6mg/L，亚硝氮积累率达85.1％，满足短程硝化工艺要求。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。