分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置和方法。
【背景技术】
[0002]近年来，水资源环境质量不断下降，水环境持续恶化，中国地表水资源污染严重，地下水资源也不容乐观。除此之外，地表水体的富营养化问题也日为突出。全球范围内30%?40%的湖泊和水库遭受不同程度富营养化影响，我国已成为国际上湖泊富营养化严重国家之一。据调查的26个湖泊，在70年代末富营养化湖泊只占27%，80年代末达61 %，90年代末高达85 %，2000年以后发展更为迅速。云南滇池、巢湖、太湖等都受到了较为明显的污染，出现了严重的水体富营养化现象。
[0003]污水的脱氮除磷一直是污水研宄领域的热点，现有污水处理工艺的研宄也正在朝着高效、低能耗的方向发展。短程硝化技术实现了氨氮的高效转化，而采用厌氧氨氧化技术进行污水的生物脱氮，不需要有机碳源，实现了有机碳源的零添加。此外，将反硝化技术与厌氧氨氧化技术耦合，可充分利用原水(分段排水式短程硝化反应器第一次排水)中的碳源进行厌氧氨氧化产物-硝酸盐氮的反硝化过程，进而实现低碳污水的深度脱氮。
[0004]总之，通过短程硝化，实现了高效、节能的氨氮氧化，通过反硝化厌氧氨氧化，不需要投加外碳源，减少了运行费用；本发明工艺流程简单，可实现低碳污水的高效生物脱氮，是具有应用前景的废水生物脱氮工艺。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是提供一种分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置和方法，实现污水的高效、低能耗脱氮。将分段排水式短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化技术组合应用到污水的深度脱氮过程中，使得该工艺与传统生物脱氮工艺相比，降低了曝气段的氧耗、能耗，且不需投加外碳源，不需投加酸碱中和试剂。此外，反硝化过程可对厌氧氨氧化过程中产生的硝酸盐氮进行脱氮处理，进而实现污水的深度脱氮。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置，其特征在于，包括城市污水原水箱1、短程硝化SBR反应器2、调节水箱3、厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4、出水水箱5 ;其中所述城市污水原水箱I通过第一进水泵2.1与短程硝化SBR反应器2相连接；短程硝化SBR反应器2第一出水阀2.7与调节水箱3相连接；短程硝化SBR反应器2第二出水阀2.8与调节水箱3相连接；调节水箱3通过第二进水泵4.1与厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4相连接；厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4第一出水阀4.5与出水水箱5相连接；
[0007]所述短程SBR反应器2内置有第一搅拌浆2.3、气泵2.4、气体流量计2.5、曝气头2.6、第一采样口 2.9、第一出水阀2.7、第二出水阀2.8、第一排泥口 2.10 ；
[0008]所述厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4内置有第二搅拌浆4.3、第二采样口
4.4、第三出水阀4.5、第二排泥口 4.6。
[0009]污水在此装置中的处理流程为:城市污水通过第一进水泵2.1由城市污水原水箱I抽入短程硝化SBR反应器2内；在短程硝化SBR反应器2内，反硝化菌利用原水中的有机碳源将上一周期残留的NO2--N反硝化为N2，反硝化结束后进行第一次沉淀排水，排水中含有NH/-N和部分剩余的有机碳源；此后，短程硝化SBR反应器2进行低氧曝气搅拌，NH4+-N在氨氧化菌的作用下被氧化成NO2--N,硝化结束后进行第二次沉淀排水，排水中含有NO2--N ;短程硝化SBR反应器2的两次排水在调节水箱3中混合后，经第二进水泵4.1进入厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4内，一方面厌氧氨氧化菌将短程硝化SBR反应器2的两次排水后混合液中的NH4+-N和Ν02_-Ν转化成N2和少量NO 3_-N，另一方面反硝化菌利用短程硝化SBR反应器2第一次排水中的有机物将厌氧氨氧化过程中产生的Ν03_-Ν和剩余的Ν02_-Ν转化成N2，出水通过第三出水阀4.5排出。
[0010]本发明还提供了一种分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的方法，其具体的启动和操作步骤如下:
[0011]I)系统启动:将短程硝化污泥投加到短程SBR反应器2，使接种后反应器内活性污泥浓度达到2500?4000mg/L ;将厌氧氨氧化污泥投加到厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4，使反应器内污泥浓度达到3000?4000mg/L ；
[0012]2)运行时调节操作:
[0013]将城市污水加入城市污水原水箱1，启动第一进水泵2.1将城市污水抽入短程硝化SBR反应器2 ;短程硝化SBR反应器2运行时，污泥龄控制在10?20d ;每周期先缺氧搅拌30?90min，沉淀排水，排水比为20%?35%，出水经第一出水阀2.7排入调节水箱3 ；然后再曝气搅拌90?180min，并控制短程硝化SBR应器2内溶解氧浓度为0.3?lmg/L，当pH曲线出现拐点时，停止曝气搅拌，沉淀排水，排水比为20 %?35 %，出水经第二出水阀2.8排入调节水箱3 ；
[0014]启动第二进水泵4.1将调节水箱中的短程硝化SBR反应器2两次排水后的混合液抽入厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4 ;厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4运行时，每周期缺氧搅拌120?300min，当pH曲线出现拐点后，沉淀排水，排水比为40%?70%，出水排入出水水箱5 ；
[0015]厌氧氨氧化耦合反硝化SBR反应器4运行时，通过调整第一出水阀2.7和第二出水阀2.8的排水时间，将调节水箱3中N02_-N: NH4+-N质量浓度比为1.5?1.8 ;当NO2^-N: NH4+-N质量浓度比小于1.5时，增加第二出水阀2.8的排水时间，当两者质量浓度比大于1.8时，减少第二出水阀2.8的排水时间。
[0016]本发明的分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置和方法，具有以下优点:
[0017]I半短程硝化是厌氧氨氧化能否进行的关键。分段排水式短程硝化可通过调控两次排水的体积比，保证短程硝化反应器出水中N02_-N: NH4+-N质量浓度比维持在1.3左右，以便于后续厌氧氨氧化过程的顺利进行。
[0018]2原水中的有机物可通过短程硝化反应器的第一次排水进入厌氧氨氧化耦合反硝化反应器，保证系统进行深度脱氮所需的有机碳源。
[0019]3短程硝化反应器在缺氧段和好氧段进行两次排水，可在实现稳定短程硝化的基础上，为后续的厌氧氨氧化过程提供稳定的NO2--N和NH4+-N，为反硝化过程提供有机碳源，实现了原水中碳源的高效利用。
[0020]综上，本发明提供的一种分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮的装置和方法，将短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化技术应用于低碳污水的深度脱氮过程中，不但工艺流程简单，且与传统脱氮除磷工艺相比可降低耗氧量、耗能量、不需外加碳源，是一种具有实际应用价值的污水处理工艺。
【附图说明】
[0021]图1为本发明分段排水式短程硝化接反硝化厌氧氨氧化进行污水深度脱氮装置的结构示意图。
[0022]图中I为城市污水原水箱；2为短程硝化SBR反应器；3为调节水箱；4为厌氧氨氧化耦合反硝化除磷SBR反应器；5出水水箱；1.1为第一溢流管；1.2为第一放空管；2.1为第一进水泵；2.2为第一搅拌器；2.3为第一搅拌桨；2.4为气泵；2.5为气体流量计；2.6为曝气头；2.7为第一出水阀；2.8为第二出水阀；2.9为第一取样口 ；2.10为第一排泥口 ；2.11为pH仪；2.12为第一 pH探头；2.13为DO探头；3.1为第二溢流管；3.2为第二放空管；4.1为第二进水泵；4.2为第二搅拌器；4.3为第二搅拌桨；4.4为第二取样口 ；4.5为第三出水阀；4.6为第二排泥口；4.7为pH/DO仪；4.8为第二 pH探头；5.1为第三溢流管；5.2为第三放空管。