短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化工艺同步处理生活污水和晚期垃圾渗滤液的装置与方法

短程硝化
‑
厌氧氨氧化耦合反硝化工艺同步处理生活污水和晚期垃圾渗滤液的装置与方法
技术领域
1.本发明所涉及的短程硝化
‑
厌氧氨氧化耦合反硝化实现城市生活污水和晚期垃圾渗滤液同步脱氮的装置与方法，属污水生物处理领域，适用于低c/n比城市生活污水和高氨氮垃圾渗滤液的脱氮。


背景技术：

2.人类活动会产生大量废水，其中包含c、n、p等多种元素副产物，导致了水体的氮、磷污染。其中城市污水中的氮素主要以有机氮和氨氮形式存在，不但对人体健康有极大的威胁；同时也会引起水体富营养化，破坏生态环境，造成水资源短缺。而随着我国工业和城市迅速发展,垃圾总数总量不断增长，垃圾渗滤液的处理也是一大难点，垃圾卫生填埋产生的渗滤液是高浓度有机废水,需引起重视并妥善处理。传统的硝化反硝化污水生物处理技术存在能耗较高，脱氮效率低的问题，为实现废水处理的可持续发展，可利用低耗高效的厌氧氨氧化工艺加以解决，而厌氧氨氧化反应会生成no3‑
‑
n，将其与反硝化相耦合是普遍选择。反硝化是利用有机碳源，以no3‑
‑
n或no2‑
‑
n作为电子受体，厌氧氨氧化耦合反硝化，可以实现低碳氮比废水的脱氮。本实验前端以短程硝化出水为厌氧氨氧化提供no2‑
‑
n，后端基于反硝化菌的化能自养特性，将其与厌氧氨氧化耦合，具有节省曝气量，污泥产量低的优点。
3.短程硝化是指将传统的硝化过程控制在氨氧化阶段，可通过实时控制的方式实现，即在硝化过程中，当氨氧化反应结束时，系统内不再产生h+，ph值变化曲线会出现由下降转为上升的拐点，即“氨氮谷点”，因此可实时监测系统内ph变化，在ph曲线达到“氨氮谷点”时停止曝气将硝化反应控制在氨氧化阶段，为厌氧氨氧化反应提供底物no2‑
‑
n。
4.而厌氧氨氧化反应有待解决出水含有部分no3‑
‑
n的问题，而有研究表明，适当的有机物的加入有利于促进厌氧氨氧化反应，这就为厌氧氨氧化耦合反硝化提供了思路。通过控制进水适当的基质和有机物比例可以实现自养菌和异养菌的稳定共存，两类菌可协同去除系统中的总氮，提高系统总氮的去除率，从而改善出水水质。


技术实现要素：

5.本发明提供的是一种短程硝化
‑
厌氧氨氧化耦合反硝化实现同步城市生活污水和晚期垃圾渗滤液的脱氮的装置与方法，目的是解决传统污水处理工艺中碳源不足的问题，同时在节能降耗的前提上实现出水水质的提高。
6.1.短程硝化
‑
厌氧氨氧化耦合反硝化同步处理城市生活污水和晚期垃圾渗滤液的装置其特征在于：设有生活污水水箱(1)、短程硝化反应器(2)、渗滤液废水水箱(3)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)：原水箱(1)设有进水泵(1.1)；短程硝化反应器(2)设有ph测定仪(2.1)、曝气装置(2.2)、do测定仪(2.5)、气体流量计(2.7)、空气泵(2.6)、搅拌装置(2.8)、排水阀(2.4)和排泥阀(2.3)；中间水箱(4)设有进水泵(4.1)；厌氧氨氧化耦合反硝化污泥反应器(5)设有温控装置(5.1)、搅拌装置(5.2)、ph/do测定仪(5.3)和排水
阀(5.4)。
7.实验装置连接：生活污水水箱(1)通过进水泵(1.1)与短程硝化反应器(2)进水口相连；程硝化反应器((2)出水口通过排水阀(2.4)与中间水箱(4)相连；厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)进水口通过进水泵(3.1)和进水泵(4.1)将中间水箱(4)与垃圾渗滤液废水水箱(3)相连，两股水混合一起进入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)，其通过出水阀(5.4)进行排水。
8.2.实验步骤：
9.(1)系统的启动：
10.(1.1)短程硝化反应器的启动：接种短程硝化絮体污泥，控制污泥浓度为2500～3000mg/l，水力停留时间4～5h，污泥龄10～15d；每周期通过蠕动泵将污水从原水箱抽入短程硝化反应器中，低氧曝气搅拌，控制短程硝化反应器内溶解氧为0.5～2.0mg/l，沉淀排水，排水比为50％，当短程硝化反应器出水中的nh
4+
‑
n浓度小于5mg/l，且出水硝氮浓度小于5mg/l，no2‑
‑
n积累率达85％以上时，完成短程硝化反应器的启动过程，其出水排入调节水箱；
11.(1.2)厌氧氨氧化耦合反硝化反应器的启动：
①
接种厌氧氨氧化污泥，运行过程中不主动排泥；通过温控装置控制厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内温度为30
±
5℃；
②
在厌氧氨氧化耦合反硝化反应器中以nh
4+
‑
n和no2‑
‑
n质量浓度分别为15～20mg/l和20～30mg/l的模拟废水为进水驯化厌氧氨氧化污泥，通过温控装置控制厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内温度为30
±
5℃，调节ph为7左右；同时不主动排泥，当反应器出水nh
4+
‑
n及no2‑
‑
n浓度均小于5mg/l，且no3‑
‑
n浓度均小于5mg/l时，即认为厌氧氨氧化耦合反硝化反应器启动成功；
12.(2)启动成功后的运行操作：
13.(2.1)生活污水通过进水泵(1.1)进入短程硝化反应器中，开启ao运行，利用生活污水中的有机物将上一周期剩余的no2‑
‑
n通过反硝化作用去除，反应时间为30min；随后开启空气泵，通过调节气体流量计控制短程硝化反应器内溶解氧为0.3～2mg/l，进行短程硝化反应，静置沉淀30～60min后开启排水阀，排水比为50％，并且通过定期排泥控制污泥龄为10～15d；
14.(2.2)短程硝化出水进入中间水箱，通过进水泵(3.1)和进水泵(4.1)将垃圾渗滤液废水和短程硝化的出水泵入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内，控制混合进水的nh
4+
‑
n及no
2—
n质量浓度比为1～1.5；运行过程中不主动排泥；通过温控装置控制反应器内温度为30
±
1℃；通过厌氧氨氧化作用将nh
4+
‑
n和no2‑
‑
n转化为n2；反硝化菌利用厌氧氨氧化反应产生的no3‑
‑
n和垃圾渗滤液中的部分有机碳进行反硝化反应，进一步去除厌氧氨氧化反应产生的no
3—
n，降低出水cod浓度，提高系统的总氮去除率；出水通过出水阀排出。
15.(3)实验装置的优点：
16.1.通过低氧曝气联合实时控制不仅有利于短程硝化的实现，为厌氧氨氧化提供底物，还能够节约曝气能耗，降低处理成本；
17.2.通过反硝化作用去除厌氧氨氧化反应的副产物，提高了系统的脱氮效率，改善了出水水质，同时降低污泥产量；
18.3.在一个反应器中同时处理两种废水；实现了低氨氮废水与高氨氮废水的同步去除；
19.4.通过调节进水基质浓度实现厌氧氨氧化反应和反硝化反应的结合，达到稳定的共存关系。
附图说明
20.图1是本发明的装置示意图。
21.主要符号说明如下：
[0022]1‑
生活污水进水箱 2
‑
短程硝化sbr反应器 3
‑
垃圾渗滤液进水箱 4
‑
中间水箱
[0023]5‑
厌氧氨氧化耦合反硝化sbbr反应器
[0024]
1.1
‑
蠕动泵 2.1
‑
ph测定仪
[0025]
2.2
‑
曝气盘 2.3
‑
排泥阀 2.4
‑
排水阀
[0026]
2.5
‑
do测定仪 2.6
‑
气泵 2.7
‑
转子流量计
[0027]
2.8
‑
搅拌装置
[0028]
3.1
‑
蠕动泵
[0029]
4.1
‑
蠕动泵
[0030]
5.1
‑
温控 5.2
‑
搅拌装置 5.3
‑
ph/do测定仪
[0031]
5.4
‑
排水阀
具体实施方式
[0032]
1.短程硝化
‑
厌氧氨氧化耦合反硝化同步处理城市生活污水和晚期垃圾渗滤液的装置其特征在于：设有生活污水水箱(1)、短程硝化反应器(2)、渗滤液废水水箱(3)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)：原水箱(1)设有进水泵(1.1)；短程硝化反应器(2)设有ph测定仪(2.1)、曝气装置(2.2)、do测定仪(2.5)、气体流量计(2.7)、空气泵(2.6)、搅拌装置(2.8)、排水阀(2.4)和排泥阀(2.3)；中间水箱(4)设有进水泵(4.1)；厌氧氨氧化耦合反硝化污泥反应器(5)设有温控装置(5.1)、搅拌装置(5.2)、ph/do测定仪(5.3)和排水阀(5.4)。
[0033]
实验装置连接：生活污水水箱(1)通过进水泵(1.1)与短程硝化反应器(2)进水口相连；程硝化反应器((2)出水口通过排水阀(2.4)与中间水箱(4)相连；厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)进水口通过进水泵(3.1)和进水泵(4.1)将中间水箱(4)与垃圾渗滤液废水水箱(3)相连，两股水一起进入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器(5)，其通过出水阀(5.4)进行排水。
[0034]
2.实验步骤：
[0035]
(1)系统的启动：
[0036]
(1.1)短程硝化反应器的启动：接种短程硝化絮体污泥，控制污泥浓度为2500～3000mg/l，水力停留时间4～5h，污泥龄10～15d；每周期通过蠕动泵将污水从原水箱抽入短程硝化反应器中，低氧曝气搅拌，控制短程硝化反应器内溶解氧为0.5～2.0mg/l，沉淀排水，排水比为50％，当短程硝化反应器出水中的nh
4+
‑
n浓度小于5mg/l，且出水硝氮浓度小于5mg/l，no2‑
‑
n积累率达85％以上时，完成短程硝化反应器的启动过程，其出水排入调节水箱；
[0037]
(1.2)厌氧氨氧化耦合反硝化反应器的启动：
①
接种厌氧氨氧化污泥，运行过程中
不主动排泥；通过温控装置控制厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内温度为30
±
5℃；
②
在厌氧氨氧化耦合反硝化反应器中以nh
4+
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n和no2‑
‑
n质量浓度分别为15～20mg/l和20～30mg/l的模拟废水为进水驯化厌氧氨氧化污泥，通过温控装置控制厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内温度为30
±
5℃，调节ph为7左右；同时不主动排泥，当反应器出水nh
4+
‑
n及no2‑
‑
n浓度均小于5mg/l，且no3‑
‑
n浓度均小于5mg/l时，即认为厌氧氨氧化耦合反硝化反应器启动成功；
[0038]
(2)启动成功后的运行操作：
[0039]
(2.1)生活污水通过进水泵(1.1)进入短程硝化反应器中，开启ao运行，利用生活污水中的有机物将上一周期剩余的no2‑
‑
n通过反硝化作用去除，反应时间为30min；随后开启空气泵，通过调节气体流量计控制短程硝化反应器内溶解氧为0.3～2mg/l，进行短程硝化反应，静置沉淀30～60min后开启排水阀，排水比为50％，并且通过定期排泥控制污泥龄为10～15d；
[0040]
(2.2)短程硝化出水进入中间水箱，通过进水泵(3.1)和进水泵(4.1)将垃圾渗滤液废水和短程硝化的出水泵入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器内，控制混合进水的nh
4+
‑
n及no
2—
n质量浓度比为1～1.5；运行过程中不主动排泥；通过温控装置控制反应器内温度为30
±
1℃；通过厌氧氨氧化作用将nh
4+
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n和no2‑
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n转化为n2；反硝化菌利用厌氧氨氧化反应产生的no3‑
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n和垃圾渗滤液中的部分有机碳进行反硝化反应，进一步去除厌氧氨氧化反应产生的no
3—
n，降低出水cod浓度，提高系统的总氮去除率；出水通过出水阀排出。