基于CANON_MBBR的强化脱氮系统的快速启动方法与流程

本发明属于生物脱氮技术领域，具体涉及一种基于canon_mbbr的强化脱氮系统的快速启动方法。

背景技术：

canon工艺(completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite)，即全程自养脱氮工艺，是一种新型生物脱氮工艺，该工艺是指在单个反应器或者生物膜内通过控制溶解氧实现亚硝化和厌氧氨氧化，从而达到脱氮的目的。在好氧条件下，氨氧化菌将氨氮部分氧化成亚硝酸，产生的亚硝酸与部分剩余的氨氮发生anammox反应生成氮气。

一定浓度的有机碳源存在会抑制厌氧氨氧化细菌的生长，其主要原因为反硝化细菌的生长速度远快于厌氧氨氧化细菌，其增殖后对亚硝酸盐的竞争强于厌氧氨氧化，从而使厌氧氨氧化细菌因底物缺乏而受到抑制。为废水生物脱氮提供了新的思路，其髙效性和节能性深受废水脱氮领域研究者的青睐。但是，随着出水总氮排放标准的进一步提高，发现以上两种工艺对含氮废水的处理并不能满足要求，出水中仍残留较高浓度的总氮。填料在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小均匀，提高了氧气的利用率。

mbbr反应器中同时存在好氧区和厌氧区，为好氧菌和厌氧菌的共同生存创造了有利条件。填料与水呈完全混合状态，附着在填料上的生物膜可以与水中的污染物和空气充分接触，提高了污染物的降解效率。

从已成功运行的厌氧氨氧化污水处理厂可以看出，工程启动时间长(大都6个月以上)，种源缺乏和对进水水质要求高(高温低碳)是长期以来限制厌氧氨氧化技术工业化应用的主要瓶颈。

现有技术有相关方面的研究报道主要有：

张方斋，王淑莹，彭永臻等《canon工艺处理实际晚期垃圾渗滤液的启动实验》(化工学报，2016，67(9):3910-3918)，采用canon工艺在曝气/缺氧搅拌循环交替的运行方式下，处理晚期垃圾渗滤液，接种厌氧氨氧化污泥，接种比例10％，启动经过人工配水作用时期和人工配水/晚期垃圾渗滤液混合作用时期，系统经过130d的驯化培养后容积负荷达到0.15kgn/m³/d。此启动方法人工配水前期用药量大，启动工程化大体量反应器仅药品一项投资较大，不适合工程推广；

cn106673205a公开了一种一体式自养脱氮系统的快速启动方法，该方法中采用序批式sbr反应器，按质量比为1:3～1:1接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，采用间歇曝气的运行方式，在第一步接种时反应器总氮去除负荷为0.3kgn/(m³·d)的情况下，30天内反应器总氮去除负荷可达0.63kgn/(m³·d)；但同样，该方法接种比例大，达到50％-75％，且采用间歇式运行，工程应用中体量较大，不具有大规模启动意义。

李慧博等《anitamox自养脱氮mbbr反应器的启动及运行》(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，稳定期的氮去除容积负荷0.7～1.1kg/m³/d。此方法出水氨氮浓度通常低于150mg/l，难以达到较高的出水要求，此方法去除的氨氮和生成的硝氮之比为8％～15％，高于理论值11％，即系统中存在一定量的nob，而nob的生长速度快于aob，长期运行存在nob增值过快的隐患，此方法中未设置搅拌装置后期运行容易出现生物膜过厚填料堵塞的风险，影响脱氮效果；

cn108191061a公开了一种焦化废水厌氧氨氧化生化处理方法，该方法包括预缺氧区、mbbr前好氧区、前置缺氧区、mbbr亚硝化好氧区、mbbr厌氧氨氧化区、mbbr后好氧区、污泥后置缺氧区、后置污泥好氧区、平流沉淀区；废水中部分氨氮在mbbr前好氧区经行硝化反应，产生的部分硝酸盐在预缺氧区、前置缺氧区反硝化去除，部分氨氮在mbbr亚硝化区和mbbr厌氧氨氧化区去除，剩余氨氮在mbbr后好氧区经行硝化反应，另外，为达到外排水总氮tn低于20mg/l的要求，还需在污泥后置缺氧池中需要过量投加碳源(甲醇、乙酸钠等)，此部分多余的碳源为生化需氧量(cod)，泥水再流入后置污泥好氧区，在其内再曝气去除多余的碳源。本发明将前置、厌氧氨氧化和后置反硝化脱氮相结合，确保焦化废水处理后的外排水总氮达标。但此方法工艺流程长、厌氧氨氧化污泥截留性差，后续投加有机碳源增加处理费用，多种菌种共生不利于厌氧氨氧化菌的生长。

cn106630143a公开了.一种前置反硝化自养生物脱氮的一体化反应器，该方法将反硝化菌、亚硝化菌与厌氧氨氧化菌在单一反应器内分区进行，实现半反硝化、亚硝化与厌氧氨氧化反应在同一装置经行，此方法对污泥截留能力差，亚硝化过程需将氨氮部分氧化成亚硝酸盐，难以控制。

综上所述，现有技术在相关装置及工艺方面的研究虽然取得了一定的进步，然而，不可否认的是其还存在诸多缺陷。已有研究的共性，即采用较大的接种比例，或配水方式，工程中无法实现或实现代价及其高昂，再者工艺流程长，启动周期长，对进水水质要求高，方法可靠性低，且多采用间歇流方式，无法实现连续流快速启动。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种基于canon_mbbr的强化脱氮系统的快速启动方法，将反硝化和全程自养脱氮联合，反硝化池前置，全程自养脱氮出水回流，通过导流装置控制反应室出水方向实现反应室串联、并列或单独运行；通过接种、流加等手段实现全程自养脱氮工艺的快速启动；根据处理标准要求，实现不同的工艺布置形式。本发明具有接种比例小、启动快、对进水有机物耐受性好等优点。

为了实现上述目的，所需克服的技术难题在于：

如何在有限的种源情况下，降低接种比例，通过流加的手段，控制曝气、搅拌、不同的工艺布置形式等实现自养脱氮系统快速启动，增强系统对进水有机物的耐受性，并达到较高的tn和有机物的去除负荷；如何控制导流阀、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：

一种基于canon_mbbr的强化脱氮系统的快速启动方法，所述的强化脱氮系统包括反应池主体、搅拌装置、曝气装置、导流装置、集水装置及回流装置，所述的反应池主体内部通过隔板划分为两排两列四个反应室和位于四个反应室中心的一个反应室，分别为第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室和第五反应室，其中，第一反应室和第四反应室为一排且位于底部，第一反应室和第二反应室为一列，第五反应室位于两排两列四个反应室对角连线的中心处；

所述的第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室的对角位置处分别设置有第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网和第四出水筛网，所述的第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网和第四出水筛网均为斜向布置且形成相对密闭区域，所述第五反应室位于此相对密闭区域内；

所述的第五反应室右侧中间位置设进水管，待处理污水经所述进水管进入所述第五反应室，所述第五反应室上部设置有第九出水筛网；待处理污水经所述第九出水筛网通过第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网和第四出水筛网进入所述两排两列四个反应室；

所述的集水装置包括第一集水井、第二集水井及与其分别连接的第一出水管、第二出水管；

在所述第一反应室和第四反应室相邻一侧的侧下方还设置有第五出水筛网和第六出水筛网，且二者形成的区域内设置所述第一集水井，所述的第一集水井用于将反应池内的污水收集后经所述第一出水管排出；

在所述第二反应室和第三反应室相邻一侧的侧上方还设置有第七出水筛网和第八出水筛网，且二者形成的区域内设置所述第二集水井，所述的第二集水井用于将反应池内的污水收集后经所述第二出水管排出；

所述的导流装置用于控制反应室内水的流向并根据所需运行模式进行调节；

在每个反应室内均投加有悬浮载体且在每个反应室内均设置一个搅拌装置，搅拌方向根据所需运行模式进行调节；

所述的曝气装置分布在第一反应室、第二反应室、第三反应室及第四反应室内；

所述的启动方法依次包括以下步骤：

a、启动准备，在每个反应室内均投加悬浮载体，填充率20％-67％；接种普通活性污泥，各反应室内污泥浓度均为3-5g/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：所述的第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室是并列关系，待处理污水经过第五反应室连续进入第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室，且通过控制相关阀门使得出水汇集到第一集水井、第二集水井，集水井部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出；通过曝气装置控制第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制50％-100％，污泥不进行回流，自然流失，直至反应器内污泥浓度<1.0g/l且第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室氨氧化率>50％，氨氧化表面负荷>1.5gn/m²/d，第五反应室的bod去除率>50％，进入下一步；

c、canon预启动，采用双系列a运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应室、第二反应室为一组，所述的第三反应室和第四反应室为一组，待处理污水经过第五反应室连续进入第一反应室、第四反应室，通过控制相关阀门使得第一反应室内的水进入第二反应室，使得第四反应室内的水进入第三反应室，最后汇集到第二集水井，集水井部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出；第一反应室、第二反应室中搅拌装置的转速30-45r/min，第一反应室、第二反应室控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，第四反应室、第三反应室控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，氨氧化率>50％；第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制50％-100％，直至第一反应室和第二反应室总氨氧化率>50％，第一反应室氨氧化表面负荷>1.0gn/m²/d，第五反应室的bod去除率>60％进入下一步；

d、canon接种启动，采用所述的双系列a运行模式，向第一反应室接种canon悬浮载体，接种率为3-5％，控制do在0.5-1.5mg/l，曝气强度>2m³/m²/h，控制搅拌装置转速15-30r/min；第二反应室控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速15-30r/min，第一反应室和第二反应室总氨氧化率>50％；第四反应室、第三反应室控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，第四反应室和第三反应室总氨氧化率>50％；第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-150％，直至第一反应室的tn去除表面负荷>0.8gn/m²/d，第五反应室的bod去除率>70％，进入下一步；

e、canon流加启动，采用双系列b运行模式，具体运行模式为：所述的第一反应室、第二反应室、第三反应室为一组，所述的第四反应室为一组，待处理污水经过第五反应室连续进入第一反应室、第四反应室，且通过控制相关阀门使得第一反应室内的水进入第二反应室、第三反应室，最后出水汇集到第二集水井，部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出，第四反应室出水汇集到第一集水井，集水井部分出水回流至第五反应室，其余出水经第一出水管排出；第一反应室控制do在1.5-3.5mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌装置转速15-30r/min；第二反应室控制do在0.5-1.5mg/l，曝气强度>1.5m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min；第三反应室控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min；第四反应室控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，氨氧化率>50％；第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-150％，直至第二反应室的tn去除表面负荷>1.6gn/m²/d，第五反应室的bod去除率>80％，进入下一步；

f、canon扩大启动，采用所述的双系列a运行模式，连续进水；将第四反应室和第三反应室内与第一反应室和第二反应室内的分别30-50％的悬浮载体置换；第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室均控制do在1.0-2.5mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速15-30r/min，第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％，直到四格反应室的tn去除表面负荷>1.6gn/m²/d，第五反应室的bod去除率>70％，进入下一步；

g、canon的稳定运行，连续进水；当tn去除率要求<90％时，采用所述的并联运行模式，第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％，第五反应室的bod去除率>70％，第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室均控制do在2.0-5.0mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min，出水氨氮在50-80mg/l，tn去除表面负荷>2.5gn/m²/d；当tn去除率要求≥90％时，采用双系列a运行模式，第五反应室控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％，第五反应室的bod去除率>70％，第一反应室和第四反应室均控制do在2.0-5.0mg/l，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min，tn去除率>50％，第二反应室和第三反应室均控制do在1.5-2.5mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速15-30r/min，第二反应室或第三反应室出水氨氮在30-50mg/l。

上述技术方案所带来的直接有益技术效果为：

将反应池通过隔板划分为五个反应室，其通过布置第一集水井、第二集水井，并通过相关阀门来控制，可实现与现有技术不同的三种不同控制方式，即：通过控制第一反应室至第四反应室的出水方向实现反应室串联、并列或单独运行，而通过采用了这三种控制方式，其接种比例小，而且启动快，脱氮除碳效果好，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，进水c/n＜2，稳定运行阶段各反应室污泥浓度＜0.5g/l，第五反应室控制搅拌转速为30-50r/min。

作为本发明的另一个优选方案，上述各反应室搅拌器功率为15-50w/m³选型；稳定运行阶段当进水c/n＜1时，集水井回流比控制在100％-150％，当进水1≤c/n＜1.5，集水井回流比控制在150％-200％，当进水1.5≤c/n＜2时，集水井回流比控制在200-250％。

进一步的，上述的导流装置包括第一导流阀、第二导流阀和第三导流阀，其中，上述的第一导流阀位于与第五反应室连接的水平向左的隔板上，上述的第二导流阀位于与第二集水井连接的垂直向下的隔板上，上述的第三导流阀位于与第五反应室连接的水平向右的隔板上；在上述的第五反应室处还设置有用于控制第五反应室出水的第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀及第四出水阀，在上述的第一集水井处还设置有用于控制第一反应室和第四反应室内出水的第五出水阀、第六出水阀，在上述的第二集水井处设置有用于控制第二反应室和第三反应室内出水的第七出水阀和第八出水阀。

进一步的，两排两列四个反应室内的曝气装置均是由多组穿孔曝气管和微孔曝气管间隔排布而成，且每组穿孔曝气管沿反应室的长度方向排布。

进一步的，在上述的第一集水井、第二集水井内均设置有回流泵，上述的回流泵连接有回流管，上述的回流管的另一端回流至上述的第五反应室，上述的集水装置还包括第九出水阀和第十出水阀，上述的第九出水阀位于第一出水管口上，上述的第十出水阀位于第二出水管口上。

进一步的，上述的并联运行模式具体步骤为：待处理污水经过进水管连续进入第五反应室，出水通过第九出水筛网、第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀和第四出水阀，然后通过第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网及第四出水筛网分别进入第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室，第一反应室和第四反应室出水通过第五出水筛网、第五出水阀、第六出水筛网、第六出水阀至第一集水井，部分出水回流至第五反应室，剩余废水由第一出水管排出，第二反应室和第三反应室出水通过第七出水筛网、第七出水阀、第八出水筛网、第八出水阀至第二集水井，部分出水回流至第五反应室，剩余废水由第二出水管排出。

进一步的，上述的双系列a运行模式具体步骤为：待处理污水经过进水管连续进入第五反应室，出水通过第九出水筛网、第一出水阀、第一出水筛网、第四出水阀、第四出水筛网连续进入第一反应室、第四反应室，第一反应室出水通过第一出水筛网、第一导流阀、第二出水筛网进入第二反应室，经第七出水筛网、第七出水阀、第二集水井后部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出；第四反应室出水通过第四出水筛网、第三导流阀、第三出水筛网进入第三反应室，第三反应室出水通过第八出水筛网、第八出水阀、第二集水井后部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出。

进一步的，上述的双系列b运行模式具体步骤为：待处理污水经过进水管连续进入第五反应室，出水通过第九出水筛网、第一出水阀、第一出水筛网、第四出水阀、第四出水筛网连续进入第一反应室、第四反应室，第一反应室出水通过第一出水筛网、第一导流阀、第二出水筛网进入第二反应室，第二反应室出水通过第七出水筛网、第二导流阀、第八出水筛网进水到第三反应室，第三反应室出水通过第八出水筛网、第八出水阀、第二集水井后部分出水回流至第五反应室，其余出水经第二出水管排出；第四反应室出水通过第六出水筛网、第六出水阀、第一集水井后部分出水回流至第五反应室，其余出水经第一出水管排出。

与现有技术相比，本发明所带来的有益技术效果为：

1)启动时间短，仅需120天可启动成功；

2)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)无需污泥回流系统，工艺流程比较简单；

5)曝气动力消耗低，占地面积小，管理方便易操作，系统的稳定性和运行性能较好；

6)废水与载体生物膜的接触时间长，耐冲击负荷能力强；

7)生物膜在水流剪切力的作用下，不断地更新，保持较高的生物活性，容积负荷最高可达到1.5kgn/m³/d；

8)运行模式灵活，根据出水标准实现反应池之间串联、并列或单独运行实现稳定运行；

9)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，提高了canon工艺的使用范围，并可在一定程度上提升总氮和cod去除率；

10)反硝化可以为canon反应池补充一定碱度，强化硝化效果。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明基于canon_mbbr的强化脱氮系统的平面图；

图2为本发明基于canon_mbbr的强化脱氮系统的左视图；

图3为本发明基于canon_mbbr的强化脱氮系统的曝气装置平面图；

图4为本发明中第五反应室示意图；

图5为本发明中第五反应室剖面示意图；

图6为本发明集水井示意图。

图中1、反应池主体；2、隔板；3、搅拌装置；4、微孔曝气管；5、穿孔曝气管；k1-k2、第一集水井-第二集水井；l0、进水管；l1-l2、第一出水管-第二出水管；c1-c5、反应室(第一反应室-第五反应室)；f1-f3、导流阀(第一导流阀-第三导流阀)；m1-m10、出水阀(第一出水阀-第十出水阀)；s1-s9、出水筛网(第一出水筛网-第九出水筛网)。

具体实施方式

本发明提出了一种基于canon_mbbr的强化脱氮系统的快速启动方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

首先，对本发明中所涉及的相关技术术语解释如下：

1)悬浮载体，比重在0.93-0.97，空隙率>90％，又称之为悬浮填料，简称载体、填料；

2)有效比表面积：由于载体外表面相互摩擦微生物很难附着，因此有效比表面积通常指内表面积，即单位体积的载体所具有的有效表面积。有效比表面积＝有效表面积÷体积，单位为m²/m³；

3)比重：载体密度与常温下水的密度比值；

4)空隙率：载体与载体之间和载体中间空隙的体积与载体堆放体积之比；

5)流化：在曝气或搅拌的作用力下填料在液体中随水流流动与水质污染物充分接触的状态，悬浮载体不产生堆积，能够在池内随水流自由流动；

6)填充率：悬浮载体填充率，即悬浮载体的体积与填充区域池容的比例，悬浮载体的体积为自然堆积下的总体积；如100m³悬浮载体，填充至400m³池容，填充率为25％；

7)表面负荷：单位填料比表面积每天去除的污染物质量，gn/m²/d；

8)氨氧化表面负荷：单位填料比表面积每天氧化氨氮的质量；gn/m²/d；若进水氨氮400mg/l，出水氨氮200mg/l，进水流量5m³/d，生物膜面积1000m²，则氨氧化表面负荷为(500-200)×5/1000＝1.5gn/m²/d；

9)tn去除表面负荷：单位填料有效比表面积每天去除的总氮质量，gn/m²/d；若进水tn500mg/l，出水tn100mg/l，进水流量为10m³/d，生物膜面积为2000m²，则tn去除表面负荷为(500-100)×10/2000＝2gn/m²/d；

10)自养脱氮：该工艺是亚硝化和厌氧氨氧化(anammox)的统称，从而达到脱氮的目的；在好氧条件下，氨氧化菌(aob)将氨氮部分氧化成亚硝酸，产生的亚硝酸与部分剩余的氨氮在厌氧氨氧化菌(anaob)作用下发生厌氧氨氧化(anammox)反应生成氮气；

11)canon工艺，即在单一反应器内实现自养脱氮；canon中，aob与anaob在同一个反应器共存；aob位于载体的外层，以氧气作电子受体，将氨氮氧化为亚氮；anaob位于载体内层，以亚氮作为电子受体与剩余的氨氮共同转化为氮气；

12)canon悬浮载体：即已有canon效果的悬浮载体，aob和anaob均以生物膜方式分层存在；

13)亚硝化：微生物将氨氮(nh4⁺)氧化为亚硝酸盐氮(no2^-)、而不再进一步氧化为硝酸盐氮(no3^-)的过程，即系统内富集氨氧化菌(aob)，而淘汰亚硝酸盐氧化菌(nob)；

14)反硝化：是指细菌将硝酸盐(no3^-)中的氮(n)通过一系列中间产物(no2^-、no、n2o)还原为氮气(n2)的生物化学过程；

15)回流比：回流至生物段进行继续处理的水量占总水量的比值，％；

16)mbbr：移动床生物膜反应器mbbr(movingbedbiofilmreactor)该方法通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率；

17)曝气强度：单位面积的曝气量，单位为m³/m²/h，包括微孔曝气和穿孔曝气两部分之和；如微孔曝气量为10m³/h，穿孔曝气量为5m³/h，反应器的底面积为5m²，曝气强度为(10+5)/5＝3m³/m²/h；

18)集水井回流比：回流至生物段进行继续处理的水量占总水量的比值，％；

19)总氨氧化率：进水经过多级好氧反应池后氧化的氨氮总量占总进水中氨氮量的比值，％；若进水氨氮400mg/l，经过两级好氧反应池后出水氨氮100mg/l，则总氨氧化率为(400-100)/400＝75％；对于单级反应器，一般直接称之为氨氧化率；对于多级反应器，氨氧化率指各级的氨氮氧化情况，若分析多级整体的性能，则使用总氨氧化率；

20)tn去除率：总氮的去除量占进水总氮的比值；

21)普通活性污泥：即污水厂生化池活性污泥，接种该污泥主要是初步获得aob菌种，加速挂膜；

22)c/n：即进水碳氮比，指进水中bod5与凯氏氮(有机氮+氨氮)的比值；

23)预处理：若进水c/n过大不适合自养脱氮相关工艺处理，则需进行预处理降低有机物含量，直至满足自养脱氮水质要求；

24)搅拌器功率：即单位有效池容的功率数，w/m³；活性污泥法通常为3-5w/m³；mbbr中，搅拌功率与填充率相关，填充率越高，搅拌功率越大。

下述第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室、第五反应室简称c1、c2、c3、c4、c5，第一导流阀、第二导流阀、第三导流阀简称f1、f2、f3，第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀…第十出水阀简称m1、m2、m3….m10，第五反应室的进水管简称为l0，第一集水井、第二集水井分别为k1、k2，第一出水筛网-第九出水筛网s1-s9。

第一、本发明，一种基于canon_mbbr的强化脱氮系统，结合图1至图3所示，包括反应池主体1、搅拌装置3、曝气装置、集水装置，反应池主体内部通过隔板2划分为两排两列四个反应室，分别为第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室，其中，第一反应室和第四反应室为一排且位于底部，第一反应室和第二反应室为一列，相当于第一反应室位于左下方，然后按照顺时针方向分别为第二反应室、第三反应室和第四反应室，隔板的中心不交叉，隔板的中心为第五反应室。

第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室的对角位置处分别设置有第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网和第四出水筛网，上述的第一出水筛网、第二出水筛网、第三出水筛网和第四出水筛网均为斜向布置且形成相对密闭区域，上述第五反应室位于此相对密闭区域内；

第五反应室右侧中间位置设进水管，通过进水管l0向其中进水，第五反应室上部设置有第九出水筛网；

第一反应室和第四反应室的侧下方还设置有第五出水筛网和第六出水筛网，且二者形成的区域内设置第一集水井，第一集水井k1用于将反应池内的污水收集后经第一出水管l1排出；

在第二反应室和第三反应室的侧上方还设置有第七出水筛网和第八出水筛网，且二者形成的区域内设置上述第二集水井，第二集水井k2用于将反应池内的污水收集后经第二出水管l2排出；

在每个反应室内均投加有悬浮载体，在每个反应室内均设置一个搅拌装置，且搅拌方向根据所需运行模式经行调节，具体为：并联运行模式时，c1、c3方向相同且为逆时针搅拌，c2、c4方向相同且为顺时针搅拌；双系列a运行模式时，c1、c2方向相同且为顺时针搅拌，c3、c4方向相同且为逆时针搅拌；双系列b运行模式时，c1、c2、c4方向相同且为顺时针搅拌，c3为逆时针搅拌。搅拌装置的具体结构及运行方式借鉴现有技术即可实现，如搅拌装置可选用变频搅拌器。

曝气装置分布在两排两列四个反应室内,每个反应室内的曝气装置均是由多组穿孔曝气管4和微孔曝气管5间隔排布而成，且每组穿孔曝气管和微孔曝气管沿反应室的长度方向排布。

优选，在第一集水井、第二集水井内均设置有回流泵，回流泵连接有回流管，回流管的另一端回流至第五反应室，集水装置还包括第九出水阀和第十出水阀，第九出水阀位于与第一集水井连接的第一出水管口上，第十出水阀位于与第二集水井连接的第二出水管口上。

结合图4至图6所示，本发明优选导流结构如下：

具体包括第一导流阀、第二导流阀、第三导流阀，其中，第一导流阀位于与第五反应室连接的水平向左的隔板上，第二导流阀位于与第二集水井连接的垂直向下的隔板上，第三导流阀位于与第五反应室连接的水平向右的隔板上；在第一集水井处还设置有用于控制每个反应室内出水的第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀及第四出水阀，在第二集水井处设置有用于控制反应室内出水的第五出水阀和第六出水阀。通过导流装置来控制每个反应室的出水方向。

第二、下面结合上述系统对本发明的运行流程做主要说明。

运行流程，有以下3种控制模式：

1)并联运行模式：待处理污水经过进水管l0连续进入反应室c5，出水分别通过出水阀m1-m4，然后通过出水筛网s1-s4至反应室c1-c4；c1-c4是并联关系，独立运行，最终汇总到集水井k1和k2，集水井部分出水回流至第五反应室，其余出水经k1连接阀m9，k2连接出水阀m10出水，过程中通过阀门控制；未描述阀门均为关闭状态；

2)双系列a运行模式：待处理污水经过进水管l0连续进入反应室c5，出水分别通过出水阀m1和m4，然后通过出水筛网s1和s4连续进入反应室c1、c4；c1出水通过出水筛网s1、导流阀f1、出水筛网s2进入反应室c2，c2出水通过出水筛网s7、出水阀m7、集水井k2、出水阀m10后汇入出水管l2出水；c4出水通过出水筛网s4、导流阀f3、出水筛网s3进入反应室c3，c3出水通过出水筛网s8、出水阀m8、集水井k2，出水阀m10后汇入出水管l2出水；双系列a模式，即c1-c4两组并联，每组两格分别串联，即c1-c2、c4-c3；

3)双系列b运行模式：待处理污水经过进水管l0连续进入反应室c5，出水分别通过出水阀m1和m4，然后通过出水筛网s1和s4连续进入反应室c1、c4；c1出水通过出水筛网s1、导流阀f1、筛网s2进入反应室c2，c2出水通过出水筛网s7、导流阀f2、出水筛网s8进入c3，c3出水通过出水筛网s8、出水阀m8、集水井k2、出水阀m10后汇入出水管l2出水；c4出水通过出水筛网s6、出水阀m6、集水井k1、出水阀m9后汇入出水管l1出水；双系列b模式，即c1-c4两组并联：一组三格串联，一组单格，即c1-c2-c3、c4，最终由集水井k1出水。

之所以设置不同的运行模式，主要考虑满足不同运行阶段、不同出水标准的功能需求。

第三、本发明启动方法，包括以下步骤：

1)启动准备，各个反应室内均投加悬浮载体，填充率20％-67％；接种普通活性污泥，各反应室内污泥浓度均为3-5g/l；

2)亚硝化及反硝化启动，采用并联运行模式，c1-c4通过曝气装置控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h；c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制50-100％；运行直至各反应室内污泥浓度<1.0g/l，反应室c5的bod去除率>50％，反应室c1-c4氨氧化率氨>50％，氨氧化表面负荷>1.5gn/m²/d，进入下一步；

3)canon预启动，采用双系列a运行模式，c3、c4控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，总氨氧化率>50％；c1、c2搅拌装置的转速30-45r/min，控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h；c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制50-100％；运行直至c1、c2总氨氧化率>50％，c1氨氧化表面负荷>1.0gn/m²/d，c5的bod去除率>60％，进入下一步；

4)canon接种启动，采用上述的双系列a运行模式，向c1接种canon悬浮载体，接种率为3-5％，c1控制搅拌转速15-30r/min，控制do在0.5-1.5mg/l，曝气强度>2m³/m²/h；c2搅拌转速15-30r/min，控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，c1、c2总氨氧化率>50％；c3、c4控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，总氨氧化率>50％；c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-150％；运行直至c1的tn去除表面负荷>0.8gn/m²/d，c5的bod去除率>70％，进入下一步；

5)canon流加启动，采用双系列b运行模式，c1控制搅拌转速15-30r/min，do在1.5-3.5mg/l，曝气强度>5m³/m²/h；c2控制搅拌转速30-45r/min，do在0.5-1.5mg/l，曝气强度>1.5m³/m²/h；c3控制do在1-2mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min；c4控制do在3-6mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，氨氧化率>50％；c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-150％；运行直至c2的tn去除表面负荷>1.6gn/m²/d，c5的bod去除率>80％，进入下一步；

6)canon扩大启动，采用上述的双系列a运行模式，将c4和c3与c1和c2内的30-50％的悬浮载体分别置换；c1-c4控制搅拌转速15-30r/min，do在1.0-2.5mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％；运行直到各反应池的tn去除表面负荷>1.6gn/m²/d，c5的bod去除率>70％，进入下一步；

7)canon的稳定运行，当tn去除率要求<90％时，采用上述的并联运行模式，c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％，c5的bod去除率>70％，c1-c4均控制do在2.0-5.0mg/l，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min，出水氨氮在50-80mg/l，tn去除表面负荷>2.5gn/m²/d；当tn去除率要求≥90％时，采用双系列a运行模式，c5控制搅拌转速30-50r/min，集水井回流比控制100％-250％，c5的bod去除率>70％，c1和c4均控制do在2.0-5.0mg/l，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌装置转速30-45r/min，tn去除率>50％，c2和c3均控制do在1.5-2.5mg/l，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌装置转速15-30r/min，c2或c3出水氨氮在30-50mg/l。

上述步骤中进水c/n＜2，稳定运行阶段各反应室污泥浓度＜0.5g/l，第五反应室控制搅拌转速为30-50r/min。

上述步骤中各反应室搅拌器功率为15-50w/m³选型；稳定运行阶段当进水c/n＜1时，集水井回流比控制在100％-150％，当进水1≤c/n＜1.5，集水井回流比控制在150％-200％，当进水1.5≤c/n＜2时，集水井回流比控制在200-250％；

补充说明：

1)各反应室考虑搅拌方向主要是防止进水出现短流现象，比如采用双系列a运行模式时，待处理污水经过第一进水口进入c1，c1出水通过第一出水筛网、第二导流阀、第二出水筛网进入c2，c1为逆时针搅拌，c2为顺时针搅拌，污水在c2充分反应后经第五出水筛网、第五出水阀、第二集水井后汇入出水管排出，否则c2逆时针方向搅拌，污水在c2没有充分反应直接经第五出水筛网、第五出水阀、第二集水井后汇入出水管排出；

2)各阶段do控制要求不同，亚硝化启动控制do在3-6mg/l，主要原因通过控制do提高氨氧化率加快亚硝化挂膜；canon预启动、canon接种启动、canon流加启动控制do较低是为canon生物膜提供厌氧环境，保证anammox生存环境，canon稳定运行随着生物膜的厚度变化和成熟进程，调整do水平，是为了满足生物膜分层要求；生物膜法与活性污泥法重要差别，在于微生物存在方式属于附着态或悬浮态；悬浮态微生物不受传质限制，而附着态通过基质梯度传质，对于混合及剪切要求高；

3)各阶段运行模式不同，主要考虑接种方式及运行方式；

4)搅拌转速的控制不同，canon预启动、canon流加启动控制搅拌转速30-45r/min是为了曝气不足时，辅助载体流化，canon接种启动、canon扩大启动控制搅拌转速15-30r/min防止剪力过大造成生物膜脱落，canon稳定运行控制搅拌转速30-45r/min是防止剪切力小生物膜增厚；

5)曝气强度的不同是为了达到帮助载体流化和系统增氧的目的，且防止剪力过小生物膜增厚，或剪力过大生物膜脱落；

6)适用范围，适合高氨氮、高c/n，高温废水，尤其适合厌氧污泥消化上清液、垃圾渗滤液等的处理；

7)稳定运行阶段各反应室内污泥浓度均<0.5g/l，主要是为了保证纯膜效果，即微生物主要以附着态形式存在，当悬浮态污泥浓度增高时，会与生物膜形成竞争关系，影响生物膜生长；

8)针对不同的进水c/n，需要设置不同的集水井回流比，主要原因是随着进水c/n的增加，上调集水井回流比可以强化反硝化过程，消除进水中cod对自养脱氮系统的影响，同时提高脱氮除碳效率；

9)启动阶段设置不同的回流比，前期考虑亚硝化后有足够的亚硝酸盐设置较低回流比保证足够的bod有利于反硝化挂膜，后期提高回流比考虑canon消耗亚硝酸会造成反硝化基质不足脱碳不完全。

为本行业人士所熟知的，当进水c/n≥2，增加预处理脱碳即可满足要求。

为本行业人士所熟知的，当水温不在25-35℃，增加换热系统即可实现。

为本行业人士所熟知的，微孔曝气、穿孔曝气的实施，通过调节微孔曝气、穿孔曝气流量的比例，实现达到同一do要求，不同的曝气强度。

为本行业人士所熟知的，上述悬浮载体，即挂膜前比重比水略小，通常为0.93-0.97，挂膜后比重与水接近，实现悬浮效果，一般为高密度聚乙烯材质等。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

以某城市污水处理厂厌氧消化污泥脱水液作为系统进水，进水中含部分化工废水，水量2500m³/d，ph值7.9-8.2，水温30-35℃，进水bod浓度800-1000mg/l，氨氮浓度500-720mg/l，反应池总有效容积1200m³，分为五格反应室c1-c5，c5有效容积200m³，c1-c4有效容积均为250m³。

启动准备，在每个反应室内均投加悬浮载体，载体有效比表面积800m²/m³，空隙率90％，符合《水处理用高密度聚乙烯悬浮载体》(cj/t461-2014)行业标准，c5填充率60％，c1-c4填充率55％；接种普通活性污泥，各反应室内污泥浓度均为4.3g/l左右；

亚硝化及反硝化启动，采用并联运行模式，c1-c4通过曝气装置控制do在3.5-3.8mg/l，曝气强度5.5m³/m²/h；通过开启出水阀使得出水汇集至集水井，集水井50％出水回流至c5，进行反硝化池接种，剩余出水经出水管排出，污泥不进行回流，自然流失。运行32天直至各反应室内污泥浓度至0.5-0.8g/l，反应室c5的bod去除率63％，反应室c1-c4氨氧化率氨达到51％，氨氧化表面负荷为1.87gn/m²/d，进入下一步；

canon预启动，控制c1、c2搅拌装置转速为30r/min，控制do在1.2mg/l左右，曝气强度为3.3m³/m²/h。c4、c3控制do在3mg/l左右，曝气强度为5.1m³/m²/h，c4、c3总氨氧化率达到62％。，集水井部分出水回流至c5，回流比50％。运行16天后，c1、c2总氨氧化率达到51％，c1氨氧化表面负荷至1.59gn/m²/d，c5的bod去除率70％，进入下一步；

canon接种启动，向c1接种canon悬浮载体，接种率为4％，控制do在0.8-1.2mg/l，控制搅拌装置转速20r/min，曝气强度2.5m³/m²/h。c2控制do在1-2mg/l，控制搅拌装置转速20r/min，曝气强度3.5m³/m²/h。c3、c4控制do在3-3.5mg/l，曝气强度5.1m³/m²/h。集水井回流比100％。运行35天，c3、c4总氨氧化率保持在70％以上，c1的tn去除表面负荷超过1.08gn/m²/d，c5的bod去除率78％，进入下一步；

canon流加启动，c1控制搅拌装置转速30r/min，控制do在2.5-3.0mg/l，曝气强度为5.5m³/m²/h。c2控制搅拌装置转速35r/min，控制do在1.5mg/l左右，曝气强度为3.0m³/m²/h，c4控制do在3.5-4.0mg/l，曝气强度6m³/m²/h，氨氧化率保持75％左右。c3控制do在2mg/l左右，曝气强度为3.0m³/m²/h。集水井回流比150％。运行26天，c2的tn去除表面负荷达到1.63gn/m²/d，c5的bod去除率85％，进入下一步；

canon扩大启动，将c4和c3反应室内与c1和c2反应室内的分别50％的悬浮载体置换；c1-c4均控制do在2.3-2.5mg/l，曝气强度3.5m³/m²/h。集水井回流比200％。运行15天后，各反应室tn去除表面负荷超过2.1gn/m²/d，c5的bod去除率80％，进入下一步；

canon的稳定运行，采用双系列a运行模式，c1和c4均控制do在3.5mg/l，曝气强度5.0m³/m²/h，氨氧化率大于61％；c2和c3均控制do在2.5mg/l，曝气强度3.5m³/m²/h。集水井回流比200％。c2或c3出水氨氮在30mg/l左右。c1-c4反应室tn去除膜负荷最大达到3.49gn/m²/d，对应容积负荷最高可达1.53kgn/m³/d，反应池tn去除率达到95％，bod去除率大于70％。

上述步骤中，反应室c5控制搅拌转速45r/min。

实施例2：

某焦化废水处理厂，进水设计水量为1000m³/d，进水cod浓度为3500mg/l左右、bod浓度为1000mg/l左右、nh4^-n平均浓度为560mg/l、tn平均浓度600mg/l，ph值7.9-8.1，水温30-35℃，设计反应池总有效容积900m³，c5反应室有效容积300m³，c1-c4反应室有效容积均为150m³。

启动准备，在每个反应室内均投加悬浮载体，载体有效比表面积800m²/m³，空隙率90％，符合《水处理用高密度聚乙烯悬浮载体》(cj/t461-2014)行业标准，c5填充率60％，c1-c4填充率35％；接种普通活性污泥，各反应室内污泥浓度均为4.0g/l左右；

亚硝化启动，控制c1-c4反应室do在3.0-4.0mg/l，曝气强度5.3m³/m²/h，通过开启出水阀使得出水汇集至集水井，集水井50％出水回流至c5，进行反硝化池载体挂膜，剩余出水经出水管排出，污泥不进行回流，自然流失。运行28天反应室内污泥浓度至0.86g/l，c1-c4氨氧化率达到55％，氨氧化表面负荷为1.79gn/m²/d，反应室c5的bod去除率58％，进入下一步；

canon预启动，控制c1、c2搅拌装置转速为30r/min，控制do在1.2mg/l左右，曝气强度为3.5m³/m²/h，c1、c2总氨氧化率达到53％。c4、c3控制do在3mg/l左右，曝气强度为5.1m³/m²/h，c4、c3总氨氧化率达到72％。集水井回流比控制50％。运行16天后c1氨氧化表面负荷至1.17gn/m²/d，反应室c5的bod去除率65％，进入下一步；

canon接种启动，向c1接种canon悬浮载体，接种率为4％，控制do在0.8-1.2mg/l，控制搅拌装置转速20r/min，曝气强度2.5m³/m²/h。c2控制do在1-2mg/l，控制搅拌装置转速20r/min，曝气强度3.5m³/m²/h。c3、c4控制do在3-3.5mg/l，曝气强度5.1m³/m²/h。集水井回流比控制100％。运行38天，c3、c4总氨氧化率保持在70％以上，反应室c5的bod去除率80％，c1的tn去除表面负荷超过0.99gn/m²/d，进入下一步；

canon流加启动，c1控制搅拌装置转速30r/min，控制do在2.5-3.0mg/l，曝气强度为5.5m³/m²/h。c2控制搅拌装置转速35r/min，控制do在1.5mg/l左右，曝气强度为3.0m³/m²/h，c4控制do在3.5-4.0mg/l，曝气强度6m³/m²/h，氨氧化率保持75％左右。c3控制do在2mg/l左右，曝气强度为3.0m³/m²/h。集水井回流比控制150％。运行32天，c2的tn去除表面负荷达到1.63gn/m²/d，反应室c5的bod去除率81％，进入下一步；

canon扩大启动，将c4和c3反应室内与c1和c2反应室内的分别50％的悬浮载体置换；c1-c4控制do在2.5-3.0mg/l，曝气强度4.5m³/m²/h。集水井回流比控制200％。运行15天后，各反应室tn去除表面负荷超过1.66gn/m²/d，反应室c5的bod去除率79％，进入下一步；

canon的稳定运行，采用并联运行模式，反应室c1-c4均控制do在3.5mg/l，曝气强度5.0m³/m²/h，集水井回流比控制在250％。c1-c4反应室总氮去除膜负荷最大达到2.7gn/m²/d，反应池总氮去除率达到88％；出水氨氮在50mg/l左右。出水bod≤200mg/l。

上述步骤中，反应室c5控制搅拌转速45r/min。

本发明通过控制第一反应室、第二反应室、第三反应室、第四反应室出水方向实现反应室串联、并列或单独运行；通过接种、流加等手段实现canon工艺的快速启动；根据处理标准要求，实现不同的工艺布置形式；通过canon工艺联合反硝化工艺实现高效脱氮除碳

本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。