申請日2015.05.17

　　公開(公告)日2016.10.26

　　IPC分類號C02F3/30; C02F3/34

　　摘要

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的裝置和方法，屬于污水生物處理領域，裝置包括原水水箱、一體化厭氧氨氧化反硝化除磷反應器、調節(jié)水箱、短程硝化反應器、出水水箱;城市污水分別進入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷反應器和短程硝化反應器。在一體化厭氧氨氧化反硝化除磷反應器中，聚磷菌充分利用原水中的有機碳源厭氧釋磷。在短程硝化反應器中，氨氧化菌將原水中的NH4+‑N轉變?yōu)镹O2‑‑N，出水經調節(jié)水箱調節(jié)水量后進入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷反應器，其中一部分實現氮的有效去除，另一部分實現了磷和氮的同步去除。該方法在實現能源節(jié)約、碳源充分利用的基礎上，實現污水的脫氮除磷。

　　權利要求書

　　1.一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的裝置，其特征在于，包括城市污水原水箱(1)、一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)、調節(jié)水箱(3)、短程硝化SBR反應器(4)、出水水箱(5);其中所述城市污水原水箱(1)通過第一進水泵(2.1)與一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)相連接;一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)第一出水閥(2.7)與出水水箱(5)相連接;城市污水原水箱(1)通過第二進水泵(4.1)與短程硝化SBR反應器(4)相連接;短程硝化SBR反應器(4)第二出水閥(4.9)與調節(jié)水箱(3)相連接;調節(jié)水箱(3)通過第三進水泵(2.8)與一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)相連接;

　　所述一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)內置有第一攪拌漿(2.3)、第一采樣口(2.4)、第二采樣口(2.5)、第一排泥口(2.6)、第一出水閥(2.7);

　　所述短程硝化SBR反應器(4)內置有第二攪拌漿(4.3)、氣泵(4.4)、氣體流量計(4.5)、曝氣頭(4.6)、第三采樣口(4.7)、第二排泥口(4.8)、第二出水閥(4.9)。

　　2.應用權利要求1所述裝置的方法，其特征在于，包括以下內容：

　　1)系統(tǒng)啟動：將反硝化除磷污泥投加到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)，使反應器內污泥濃度達到2000～2500mg/L;將厭氧氨氧化海綿填料投加到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)內，使反應器內厭氧氨氧化海綿填料的體積占到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)有效容積的3/8～3/4;將短程硝化污泥投加到短程硝化SBR反應器(4)，使接種后反應器內活性污泥濃度達到2500～3000mg/L;

　　2)運行時調節(jié)操作：

　　將城市污水加入城市污水原水箱(1)，啟動第一進水泵(2.1)和第二進水泵(4.1)將城市污水分別抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)和短程硝化SBR反應器(4);短程硝化SBR反應器(4)運行時，污泥齡控制在10～20d，每周期缺氧攪拌60～180min，再曝氣攪拌90～150min并控制短程硝化SBR反應器(4)內溶解氧濃度為0.3～1mg/L，曝氣攪拌結束后沉淀排水，排水比為40%～70%，出水排入調節(jié)水箱(3);

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)運行時，厭氧氨氧化菌主要在海綿填料上附著生長，反硝化聚磷菌則主要在反應器內懸浮生長，每周期先厭氧攪拌90～180min，再啟動第三進水泵(2.8)將短程硝化SBR反應器(4)出水由調節(jié)水箱(3)抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)，并缺氧攪拌90～240min，沉淀排水，排水比為40～70%，出水排入出水水箱(5);

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)運行時，通過調整第三進水泵(2.8)運行時間，將一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)中NO2--N∶NH4+-N質量濃度比為1.5～2.0;當NO2--N∶NH4+-N質量濃度比小于1.5時，增加第三進水泵(2.8)的運行時間，當兩者質量濃度比大于2.0時，減少第三進水泵(2.8)的運行時間;

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)運行時需排泥，使一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器(2)內懸浮活性污泥濃度維持在2000～2500mg/L范圍內。

　　說明書

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的裝置和方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及污水生物處理技術領域，尤其涉及一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的工藝和方法。

　　背景技術

　　水是人類賴以生存的物質，是生命存在和經濟發(fā)展的必要條件。但近年來，水資源環(huán)境質量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，中國地表水資源污染嚴重，地下水資源也不容樂觀。綜合考慮中國地表水資源質量現狀，符合《地面水環(huán)境質量標準》的Ⅰ、Ⅱ類標準只占32.2%(河段統(tǒng)計)，符合Ⅲ類標準的占28.9%，屬于Ⅳ、Ⅴ類標準的占38.9%，如果將Ⅲ類標準也作為污染統(tǒng)計，則中國河流長度有67.8%被污染，約占監(jiān)測河流長度的2/3。對海河流域2015眼地下水監(jiān)測井點的水質監(jiān)測資料表明，符合Ⅰ-Ⅲ類水質標準僅占評價總數的22.0%，符合Ⅳ和Ⅴ類水質標準的分別占評價總數的43.7%和34.3%，即有78%的地下水遭到污染;另外，有2/3以上監(jiān)測的井水水質不符合生活飲用衛(wèi)生標準。

　　除此之外，地表水體的富營養(yǎng)化問題也日為突出。因此，建設高效、低能耗的污水處理設施對污水進行有效的處理是極其必要的;且在國家污水排放標準要求日益嚴格的情況下，研究和開發(fā)高效、穩(wěn)定的污水處理技術顯得尤為必要。

　　厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化的污水脫氮除磷工藝：一方面，可在一個SBBR反應器內實現厭氧氨氧化與反硝化除磷的。通過向SBBR反應器中投加富集厭氧氨氧化菌的生物膜-海綿填料，可實現厭氧氨氧化菌的附著生長，保持厭氧氨氧化菌的生物量;通過向SBBR反應器中投加富集反硝化聚磷菌的絮體或顆粒狀活性污泥，可實現反硝化聚磷菌的懸浮生長。此外，還可通過沉淀、排泥等過程實現SBBR反應器內富磷活性污泥的排放，以達到穩(wěn)定除磷的目。另一方面，在一個SBR反應器內通過接種短程硝化污泥可實現污水的短程硝化過程，并可通過調整溶解氧濃度、污泥齡等方式實現短程硝化的穩(wěn)定維持。短程硝化SBR反應器的亞硝態(tài)氮出水，可同時用于厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器內的反硝化除磷過程和厭氧氨氧化過程。該組合工藝不但工藝流程簡單，還同時具有了厭氧氨氧化、反硝化除磷和短程硝化等各自的優(yōu)勢，是一種高效、低能耗的新型污水脫氮除磷工藝。此外，該工藝還首次提出將厭氧氨氧化與反硝化除磷耦合在一個反應器內進行，并通過混合添加生物膜和活性污泥的方法，實現了長污泥齡的厭氧氨氧化菌與短污泥齡的聚磷菌在一個反應器共存。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的就是提供一種一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的工藝和方法，實現城市污水高效、低能耗的脫氮除磷。將厭氧氨氧化、反硝化除磷和短程硝化技術組合應用到城市污水的脫氮除磷過程中，使得該工藝與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比能降低耗氧量、耗能量，不需投加外碳源和中和試劑。

　　本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來解決的：一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的工藝，其特征在于，包括城市污水原水箱1、一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2、調節(jié)水箱3、短程硝化SBR反應器4、出水水水箱5;其中所述城市污水原水箱1通過第一進水泵2.1與一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2相連接;一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2第一出水閥2.7與出水水箱5相連接;城市污水原水箱1通過第二進水泵4.1與短程硝化SBR反應器4相連接;短程硝化SBR反應器4第二出水閥4.9與調節(jié)水箱3相連接;調節(jié)水箱3通過第三進水泵2.8與一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2相連接;

　　所述一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2內置有第一攪拌漿2.3、第一采樣口2.4、第二采樣口2.5、第一排泥口2.6、第一出水閥2.7;

　　所述短程SBR反應器4內置有第二攪拌漿4.3、氣泵4.4、氣體流量計4.5、曝氣頭4.6、第三采樣口4.7、第二排泥口4.8、第二出水閥4.9。

　　污水在此裝置中的處理流程為：城市污水分別通過第一進水泵2.1和第二進水泵4.1由城市污水原水箱1抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2和短程硝化SBR反應器4內;在短程硝化SBR反應器4內，原水中的NH4+-N在氨氧化菌的作用下被氧化成NO2--N，出水經第二出水閥4.9排入調節(jié)水箱3;在一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2內，聚磷菌利用原水中的有機碳源厭氧釋磷，并合成內碳源儲存于體內;開啟第三進水泵2.8，將短程硝化SBR反應器4的短程硝化出水抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2內，一方面厭氧氨氧化菌通過厭氧氨氧化作用將原水中的NH4+-N和短程硝化SBR反應器4短程硝化出水中的部分NO2--N轉化成N2和少量NO3--N，另一方面反硝化聚磷菌利用體內儲存的內碳源，并以短程硝化SBR反應器4短程硝化出水中的部分NO2--N和厭氧氨氧化過程產生的NO3--N為電子受體，進行反硝化除磷，出水通過第一出水閥2.7排出。

　　本發(fā)明還提供了一種一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的方法，其具體的啟動和操作步驟如下：

　　1)系統(tǒng)啟動：將反硝化除磷污泥投加到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2，使反應器內污泥濃度達到2000～2500mg/L;將厭氧氨氧化海綿填料投加到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2內，使反應器內厭氧氨氧化海綿填料的體積占到一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2有效容積的3/8～3/4;將短程硝化污泥投加到短程SBR反應器4，使接種后反應器內活性污泥濃度達到2500～3000mg/L;

　　2)運行時調節(jié)操作：

　　將城市污水加入城市污水原水箱1，啟動第一進水泵2.1和第二進水泵4.1將城市污水分別抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2和短程硝化SBR反應器4;短程硝化SBR反應器4運行時，污泥齡控制在10～20d，每周期缺氧攪拌60～180min，再曝氣攪拌90～150min并控制短程硝化SBR反應器4內溶解氧濃度為0.3～1mg/L，曝氣攪拌結束后沉淀排水，排水比為40%～70%，出水排入調節(jié)水箱3;

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2運行時，厭氧氨氧化菌主要在海綿填料上附著生長，反硝化聚磷菌則主要在反應器內懸浮生長，每周期先厭氧攪拌90～180min，再啟動第三進水泵2.8將短程硝化SBR反應器4出水由調節(jié)水箱3抽入一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2，并缺氧攪拌90～240min，沉淀排水，排水比為40～70%，出水排入出水水箱5;

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2運行時，通過調整第三進水泵2.8運行時間，將一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2中NO2--N∶NH4+-N質量濃度比為1.5～2.0;當NO2--N∶NH4+-N質量濃度比小于1.5時，增加第三進水泵2.8的運行時間，當兩者質量濃度比大于2.0時，減少第三進水泵2.8的運行時間;

　　一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2運行時需排泥，使一體化厭氧氨氧化反硝化除磷SBBR反應器2內懸浮活性污泥濃度維持在2000～2500mg/L范圍內。

　　本發(fā)明的一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的工藝和方法，具有以下優(yōu)點：

　　1在一個SBBR反應器內通過分別添加厭氧氨氧化生物膜和反硝化除磷活性污泥，可創(chuàng)造對厭氧氨氧化菌和反硝化聚磷菌有利的微環(huán)境，并實現兩種細菌共存及其在脫氮除磷方面的協(xié)同耦合作用，從而可達到污水的脫氮除磷，并可解決傳統(tǒng)脫氮除磷過程中存在的污泥齡等方面的矛盾。

　　2短程硝化是厭氧氨氧化和反硝化除磷能否進行的關鍵。在一個SBR反應器內實現短程硝化的調控與運行，有利于保證短程硝化的穩(wěn)定維持。

　　3原水中的有機物均用于反硝化除磷過程，而原水中的氮則主要是通過自養(yǎng)過程(厭氧氨氧化和短程硝化)去除的。與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比，可有效的解決聚磷菌和脫氮菌對碳源、溶解氧等的競爭。

　　綜上，本發(fā)明提供的一種一體化厭氧氨氧化反硝化除磷并聯(lián)短程硝化處理低碳城市污水的工藝和方法，將厭氧氨氧化耦合反硝化除磷與短程硝化技術應用于城市污水的脫氮除磷過程中，不但工藝流程簡單，且與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比可降低耗氧量、耗能量、不需外加碳源，是一種高效、節(jié)能的并具有實際應用價值的污水處理工藝。