本发明涉及环保技术领域，尤其涉及基于同步硝化反硝化的市政废水处理方法。
背景技术：
目前我国城镇污水处理厂普遍采用传统活性污泥工艺如a/a-o、氧化沟、cass等对市政废水进行处理，传统活性污泥工艺去除氨氮主要靠硝化作用和反硝化作用。硝化作用是氨态氮在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程；反硝化作用也称脱氮作用，是反硝化细菌在缺氧条件下，利用碳源还原亚硝酸盐和硝酸盐，释放出氮气的过程。随着国家对废水排放总氮和氨氮标准的不断提高，传统活性污泥工艺逐渐表现出占地面积大、投资高、运行费用高等缺陷。
同步硝化反硝化工艺理论是指在同一有效容积内，微生物菌群同时进行硝化反应和反硝化反应，但目前运行的硝化反硝化工艺往往通过相互独立的池体分别进行硝化反应和反硝化反应，以此来培养在同一有效容积内共混与互通的反硝化细菌和硝化细菌，这样的运行工艺能耗高，去除率偏低，运行效果不理想，虽能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中一级a的排放要求，但不能满足更高标准。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了基于同步硝化反硝化的市政废水处理方法，该方法通过控制同步硝化反硝化池出水流向配比，并配合限定同步硝化反硝化池内的溶解氧和污泥浓度，实现在同一反应池中利用并存的硝化菌和反硝化菌进行的真正意义上的同步硝化反硝化反应，同时结合前置反硝化与后置反硝化，提高对废水中总氮的降解效果。
为实现上述目的，本发明提供的基于同步硝化反硝化的市政废水处理方法，包括将待处理废水在由前置反硝化、同步硝化反硝化与后置反硝化相结合的处理步骤中进行的处理，所述处理步骤包括以下操作：
将待处理废水输送至前置反硝化池，在溶解氧do≤0.3mg/l条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，在活性污泥浓度5000～8000mg/l、溶解氧do≤0.5mg/l条件下再经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一回输送至前置反硝化池，另一回流至同步硝化反硝化池前端，再一进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充碳源，进行反硝化处理，完成对市政废水的总氮处理；
所述同步硝化反硝化池的活性污泥包括硝化菌和反硝化菌的混合菌群；所述前置反硝化池的待处理废水进水量设为1倍，控制同步硝化反硝化池出水至前置反硝化池的回输送量为2～4倍，至同步硝化反硝化池前端的回流量为5～20倍，至后置反硝化池的输送量为2～3倍。
本发明的处理方法，利用同步硝化反硝化池出水的废水流向，即将同步硝化反硝化池出水其一回流输送至前置反硝化池，另一回流输送至同步硝化反硝化池前端，再一输送至后置反硝化池，并控制流向三股废水的流量配比来维持同步硝化反硝化池的低溶解氧条件，再结合对同步硝化反硝化池内高活性污泥浓度的控制，实现在同一反应池中硝化菌和反硝化菌的并存，进行真正意义上的同步硝化反应和反硝化反应，不仅改变了硝化菌和反硝化菌的传统存在模式，不需再依靠隔板或膜组件等分隔物使硝化菌和反硝化菌分置于同步硝化反硝化池的不同区域，又可实现高效脱氮处理，使去除率显著高于传统脱氮工艺，而且较传统脱氮工艺，能缩减占地面积，节约投资成本，减少能源消耗，降低运行费用。该废水处理方法利用前置反硝化-同步硝化反硝化-后置反硝化工艺高效处理市政废水中的总氮，达到《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值。
作为对上述技术方案的限定，待处理废水先经预处理后再输送至前置反硝化池。
作为对上述技术方案的限定，所述预处理包括格栅处理、沉砂处理、混凝沉淀处理中的至少一种。
作为对上述技术方案的限定，后置反硝化池的出水再依次经过后置好氧池的好氧处理，二次沉淀池的沉降处理，得到符合《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值的标准水，沉淀的污泥一部分回流至前置反硝化池，另一部分直接排放处理。
作为对上述技术方案的限定，所述二次沉淀池的污泥回流比为100～200％。
作为对上述技术方案的限定，所述碳源包括葡萄糖、甲醇、乙醇、醋酸钠。
作为对上述技术方案的限定，后置反硝化出水的tn值低于10mg/l，tn去除率达到90％以上。
进一步完善处理工艺中，于前置反硝化前增加对废水的预处理方式，于后置反硝化后增加好氧与二次沉淀处理，并进一步限定后置反硝化补充的c源种类，以及后置反硝化的处理率，使对市政废水的处理更高效稳定。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的基于同步硝化反硝化的市政废水处理方法，通过控制同步硝化反硝化反应池出水流向与配比，实现同步硝化反硝化反应所需的低溶解氧条件，同时限定同步硝化反硝化池内活性污泥浓度条件，完成在同一反应池中的真正同步硝化反应和反硝化反应，解决了传统同步硝化反硝化存在模式的问题；在同步硝化反硝化反应中，亚硝酸根离子无需氧化为硝酸根离子便可进行反硝化反应，使反应速度加快，水力停留时间缩短，耗氧量低，同时同步硝化反硝化反应利用并存的硝化菌和反硝化菌，显著提高总氮处理效果，减少剩余污泥量，达到《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值，并降低运行费用。。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例涉及基于同步硝化反硝化对市政废水的处理。
实施例1.1
对来自于市政的进水量为8m3/h，cod为286mg/l、tn浓度为55mg/l、nh3-n浓度为38mg/l的生活废水，按以下方法进行处理：
将待处理废水先经粗格栅、混凝沉淀处理后输送至前置反硝化池，在do≤0.1mg/l、mlss为5860mg/l、水温为16℃条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度为5850mg/l、溶解氧do≤0.3mg/l，水温为16℃条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为16m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为40m3/h回流至同步硝化反硝化池前端，再一以输送量为20m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充葡萄糖，进行反硝化处理，完成对市政废水的总氮处理，后置反硝化池出水的tn值为2.3mg/l，tn去除率达到95.8％；
后置反硝化池的出水再依次经过后置好氧池的好氧处理，最后通过二次沉淀池进行沉降处理，得到出水水质cod为18mg/l,tn为1.4mg/l,nh3-n为0.3mg/l,出水水质符合《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值，沉淀的污泥一部分以污泥回流比150％回流至前置反硝化池，另一部分直接排放处理；
在上述处理方法中，后置反硝化池的运行条件：do≤0.2mg/l、mlss为5870mg/l、水温为17℃；后置好氧池的运行条件：do≤2.5mg/l、mlss为5850mg/l、水温为17℃。
实施例1.2
对来自于市政的进水量为15m3/h，cod为312mg/l、tn浓度为58mg/l、nh3-n浓度为40mg/l的生活废水，按以下方法进行处理：
将待处理废水先经粗格栅、混凝沉淀处理后输送至前置反硝化池，在溶解氧do≤0.15mg/l、mlss为5760mg/l、水温为13℃条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度为5780mg/l、溶解氧do≤0.3mg/l、水温13℃条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为35m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为105m3/h回流至同步硝化反硝化池前端，再一以输送量为40m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充甲醇，进行反硝化处理，完成对市政废水的总氮处理，后置反硝化池出水的tn值为3.6mg/l，tn去除率达到93.8％；
后置反硝化池的出水后再依次经过后置好氧池的好氧处理，最后通过二次沉淀池进行沉降处理，得到出水水质cod为17mg/l,tn为3.23mg/l,nh3-n为0.56mg/l,出水水质符合《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值，沉淀的污泥一部分以污泥回流比167％回流至前置反硝化池，另一部分直接排放处理；
在上述处理方法中，后置反硝化池的运行条件：do≤0.2mg/l、mlss为5720mg/l、水温为13℃；后置好氧池的运行条件：do≤2.8mg/l、mlss为5760mg/l、水温为13℃。
实施例1.3
对来自于市政的进水量为12m3/h，cod为357mg/l、tn浓度为62mg/l、nh3-n为42mg/l的生活废水，按以下方法进行处理：
将待处理废水先经粗格栅、细格栅处理后输送至前置反硝化池，在溶解氧do≤0.25mg/l、mlss为6750mg/l、水温为9℃条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度为6740mg/l、溶解氧do≤0.4mg/l，水温为9℃条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为35m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为96m3/h回流至同步硝化反硝化池前端，再一以输送量为35m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充醋酸钠，进行反硝化处理，完成对市政废水的氨氮处理，后置反硝化池出水的tn值为4.2mg/l，tn去除率达到93.2％；
后置反硝化池的出水后再依次经过后置好氧池的好氧处理，最后通过二次沉淀池进行沉降处理，得到出水水质cod为19mg/l,tn为3.8mg/l,nh3-n为0.76mg/l，出水水质符合《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限制值，沉淀的污泥一部分以污泥回流比200％回流至前置反硝化池，另一部分直接排放处理；
在上述处理方法中，后置反硝化池的运行条件：do≤0.2mg/l、mlss为6770mg/l、水温为9℃；后置反硝化池的运行条件：do≤2.7mg/l、mlss为6780mg/l、水温为9℃。
实施例二
本实施例涉及本发明由前置反硝化、同步硝化反硝化与后置反硝化结合的处理步骤内操作参数对处理结果的影响。
实施例2.1
采用与实施例1.1相同的方法对市政废水进行处理，所述前置反硝化池的待处理废水进水量为1倍时，检测在同步硝化反硝化池出水至三股流向不同配比的运行条件下(其它运行条件均与实施例1.1相同)，同步硝化反硝化池、后置反硝化池和二次沉淀池的出水水质情况，结果如下表所示：
由上表可见，同步硝化反硝化池出水流向及配比对废水中tn的处理至关重要，同步硝化反硝化池出水至前置反硝化池回输量小于2倍时，同步硝化反硝化池出水总氮偏高，随着同步硝化反硝化池至前置反硝化池回输量越大，前置反硝化池的反硝化效果越好，但同步硝化反硝化池至前置反硝化池回输量超过3倍后，反硝化效果相差不大；与此同时，同步硝化反硝化池出水至同步反硝化池前端回流量影响对废水中cod的处理，从而间接影响同步硝化反硝化反应，同步硝化反硝化池出水总氮和氨氮均偏高；对比实施例2.1的出水水质可见，同步硝化反硝化池出水流向缺一不可，且须在特定范围内的出水流向配比下，完成在同一反应池中的真正同步硝化反应和反硝化反应，还处理效果最好，运行成本低。
实施例2.2
采用与实施例1.1相同的方法对市政废水进行处理，在其它运行条件相同的情况下检测溶解氧do和活性污泥浓度mlss等控制条件对废水处理结果的影响，具体数据见下表：
由上表可见，本发明基于同步硝化反硝化池的市政废水处理方法中，前置反硝化池的do、同步硝化反硝化池的do和mlss均能影响对市政废水处理总氮的结果；当同步硝化反硝化池内mlss处于特定范围时，do>0.5mg/l时，影响反硝化的效果，前置反硝池do偏高，使同步硝化反硝化池末端的出水tn偏高，导致在后置反硝化池中需加入更多量的碳源，增加了废水处理成本；对比实施例2.2的出水水质可见，前置反硝化池和同步硝化反硝化池的控制参数相辅相成，才能在同步硝化反硝化池中同步进行硝化反应和反硝化反应，从而利用前置反硝化、同步硝化反硝化和后置反硝化相结合的工艺实现对市政废水总氮的处理。
综上所述，基于同步硝化反硝化的市政废水处理方法，通过控制同步硝化反硝化反应池出水流向与配比，实现同步硝化反硝化反应所需的低溶解氧条件，同时限定同步硝化反硝化池内活性污泥浓度条件，实现在同一反应池中真正的同步进行硝化反应和反硝化反应，解决了同步硝化反硝化反应难以实现的难题，改变同步硝化反硝化借助外物存在模式；该待处理废水利用前置反硝化、同步硝化反硝化及后置反硝化相结合的工艺高效处理市政废水，达到《大清河流域水污染物排放标准》db13/2795-2018中核心控制区排放限值。