申請(qǐng)日2015.07.27

　　公開(公告)日2017.04.26

　　IPC分類號(hào)C02F3/30; C02F11/04

　　摘要

　　部分短程硝化‑同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝處理低碳氮比生活污水的方法，屬于污水污泥生物處理領(lǐng)域。其裝置包括：原水池、儲(chǔ)泥池、主反應(yīng)器、空氣壓縮機(jī)、排水池、可編程過(guò)程控制器和計(jì)算機(jī)。首次運(yùn)行時(shí)接種污泥來(lái)自厭氧消化系統(tǒng)、城市污水生物處理系統(tǒng)和厭氧氨氧化系統(tǒng)，每周期向主反應(yīng)器注入生活污水和城市污水生物處理系統(tǒng)所排剩余污泥，好氧階段進(jìn)行部分短程硝化反應(yīng)，在缺氧階段，厭氧氨氧化菌將剩余氨氮和亞硝轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂拖鯌B(tài)氮，異養(yǎng)菌利用外源污泥水解發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)物作為碳源，將剩余的亞硝和生成的硝態(tài)氮還原為氮?dú)�。本發(fā)明不僅節(jié)約了能耗，而且同時(shí)實(shí)現(xiàn)低碳氮比(C/N)城市生活污水的深度脫氮和外源污泥的減量。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種處理低碳氮比生活污水的部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝，應(yīng)用如下裝置，該裝置包括原水池(1)、儲(chǔ)泥池(2)、主反應(yīng)器(3)、空氣壓縮機(jī)(4)、排水池(5)、可編程過(guò)程控制器(6)和計(jì)算機(jī)(7);原水池(1)、儲(chǔ)泥池(2)、空氣壓縮機(jī)(4)、排水池(5)分別與主反應(yīng)器(3)相連接，在所述主反應(yīng)器(3)側(cè)面設(shè)有進(jìn)泥管(3.1)、進(jìn)水管(3.2)、氣體流量計(jì)(3.6)、排水管(3.7)，頂部設(shè)有一號(hào)攪拌器(3.3)、溶解氧(DO)傳感器(3.4)、pH傳感器(3.5)，底部設(shè)有曝氣頭(3.8);儲(chǔ)泥池(2)頂部設(shè)有二號(hào)攪拌器(2.1);

　　原水池(1)、進(jìn)水泵(1.1)和進(jìn)水管(3.2)的一端依次相連接，進(jìn)水管(3.2)的另一端與主反應(yīng)器相連接;儲(chǔ)泥池(2)、進(jìn)泥泵(2.2)和進(jìn)泥管(3.1)的一端依次相連接，進(jìn)泥管(3.1)的另一端與主反應(yīng)器(3)相連接;排水池(5)、排水繼電器(5.1)和排水管(3.7)的一端依次相連接，排水管(3.7)的另一端與主反應(yīng)器(3)相連接;空氣壓縮機(jī)(4)的出氣端通過(guò)氣體流量計(jì)(3.6)與主反應(yīng)器(3)相連接;

　　可編程過(guò)程控制器(6)內(nèi)置有DO傳感器接口(6.1)、一號(hào)攪拌器接口(6.2)、進(jìn)水泵繼電器接口(6.3)、排水繼電器接口(6.4)、曝氣繼電器接口(6.5)、pH傳感器接口(6.6)、進(jìn)泥泵繼電器接口(6.7)和二號(hào)攪拌器接口(6.8)，可編程過(guò)程控制器(6)的一端與計(jì)算機(jī)(7)相連接;

　　其特征包括以下步驟：

　　1)接種污泥：部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝首次啟動(dòng)時(shí)采用的接種污泥分別來(lái)自污泥厭氧消化系統(tǒng)、城市污水生物處理系統(tǒng)和厭氧氨氧化系統(tǒng);其中厭氧消化系統(tǒng)污泥濃度為10-13kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的3/20，城市污水生物處理系統(tǒng)污泥濃縮后濃度為10-12kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的1/5，厭氧氨氧化系統(tǒng)污泥濃度為5-7kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的1/20;

　　2)啟動(dòng)系統(tǒng)：開啟一號(hào)攪拌器、二號(hào)攪拌器、空氣壓縮機(jī)，開啟可編程過(guò)程控制器和計(jì)算機(jī)，設(shè)置DO范圍為0.5-0.8mg/L，曝氣時(shí)間為2-4h;

　　3)進(jìn)泥：?jiǎn)��?dòng)進(jìn)泥泵，將儲(chǔ)泥池中的新鮮剩余污泥泵入主反應(yīng)器中，剩余污泥為城市污水生物處理系統(tǒng)所排剩余污泥，污泥濃度濃縮至10-13kgMLSS/m3，進(jìn)泥體積與反應(yīng)器有效容積的體積比為1：30至1:15，進(jìn)泥完畢后進(jìn)入下一步驟;

　　4)進(jìn)水：?jiǎn)��?dòng)進(jìn)水泵，將原水池中的城市生活污水泵入主反應(yīng)器中，進(jìn)水體積為主反應(yīng)器有效容積的8/15至17/30，進(jìn)水完畢后進(jìn)入下一步驟;

　　5)好氧階段：通過(guò)可編程過(guò)程控制器啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，硝化階段采用微曝氣，可編程過(guò)程控制器收集DO傳感器反饋信號(hào)并控制空氣壓縮機(jī)使溶解氧維持在0.5-0.8mg/L，當(dāng)曝氣結(jié)束后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī);

　　6)缺氧階段：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制一號(hào)攪拌器，轉(zhuǎn)速控制在70-90rpm，可編程過(guò)程控制器收集pH傳感器反饋信號(hào)并傳輸至計(jì)算機(jī)，當(dāng)pH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)時(shí)，關(guān)閉一號(hào)攪拌器，進(jìn)入下一步驟;

　　7)沉淀：靜置沉淀時(shí)間為30-60min，沉淀結(jié)束后進(jìn)入下一步驟;

　　8)排水：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制排水繼電器，排水體積為主反應(yīng)器有效容積的3/5;

　　9)閑置：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制閑置時(shí)間為2-3h;

　　10)循環(huán)步驟(3)——(9)。

　　說(shuō)明書

　　部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝處理低碳氮比生活污水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝處理低碳氮比生活污水的方法，屬于污水污泥生物處理領(lǐng)域。該工藝適用于低碳氮比(化學(xué)需氧量質(zhì)量濃度/總氮質(zhì)量濃度，C/N)城市生活污水的強(qiáng)化脫氮生物處理及剩余污泥減量。

　　背景技術(shù)

　　近年來(lái)，隨著水環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，城市生活污水的脫氮除磷逐漸受到重視，污水處理廠對(duì)于總氮的出水標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格。我國(guó)污水處理廠面臨的主要問(wèn)題是進(jìn)水碳源不足，尤其是可快速降解的溶解性有機(jī)物不足，直接影響了總氮的去除效率。為了達(dá)標(biāo)排放，污水處理廠往往采用投加外碳源的方式進(jìn)行深度脫氮，這樣既消耗了有限的有機(jī)資源，又增加了污水廠的運(yùn)行費(fèi)用。

　　減少生物脫氮過(guò)程中碳源的使用量是解決途徑之一。與傳統(tǒng)脫氮過(guò)程相比，短程硝化可以節(jié)省25%的曝氣量以及40%的有機(jī)碳源，并可實(shí)現(xiàn)較低的污泥產(chǎn)量，因而在低C/N生活污水的脫氮過(guò)程中起到了節(jié)省能耗的作用。除此之外，增加污泥內(nèi)碳源的開發(fā)也可以強(qiáng)化低C/N污水的脫氮�，F(xiàn)有的低氧曝氣聯(lián)合污泥發(fā)酵耦合反硝化工藝可以在同一空間內(nèi)減少有機(jī)碳源的使用，并能利用剩余污泥為底物進(jìn)行內(nèi)碳源的開發(fā)，為深度脫氮提供碳源。但該工藝還存在一些不足：1、發(fā)酵過(guò)程釋放的氨氮在反應(yīng)結(jié)束前無(wú)法去除，造成出水總氮較高;2、硝化過(guò)程雖然為短程，但其穩(wěn)定維持仍存在較多挑戰(zhàn)。

　　厭氧氨氧化作為一種新型自養(yǎng)脫氮工藝，反應(yīng)途徑較短，不需要堿度補(bǔ)償和投加有機(jī)碳源，從而節(jié)約了大量的能源和物料，節(jié)省運(yùn)行成本。但現(xiàn)有研究多集中于該工藝在人工配水及高氨氮廢水中的應(yīng)用，其在城市生活污水中的應(yīng)用還存在以下難點(diǎn)：1、低氨氮廢水較難實(shí)現(xiàn)短程硝化，從而難于為厭氧氨氧化反應(yīng)提供亞硝態(tài)氮;2、厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致工藝啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng);3、厭氧氨氧化菌對(duì)環(huán)境條件較為敏感，如溫度、溶解氧等。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明將部分短程硝化、污泥發(fā)酵、反硝化和厭氧氨氧化耦合于同一反應(yīng)器中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低C/N城市生活污水的深度脫氮以及剩余污泥的減量。本發(fā)明利用部分短程硝化為厭氧氨氧化反應(yīng)提供氨氮和亞硝態(tài)氮，同時(shí)異養(yǎng)菌原位利用外加剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而使得系統(tǒng)出水達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

　　本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)步驟實(shí)現(xiàn)：

　　部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝處理低碳氮比生活污水的方法，其裝置包括：原水池、儲(chǔ)泥池、主反應(yīng)器、空氣壓縮機(jī)、排水池、可編程過(guò)程控制箱和計(jì)算機(jī)。原水池、儲(chǔ)泥池、空氣壓縮機(jī)、排水池分別與主反應(yīng)器相連接，在所述主反應(yīng)器側(cè)面設(shè)有進(jìn)泥管、進(jìn)水管、氣體流量計(jì)、排水管，頂部設(shè)有一號(hào)攪拌器、DO傳感器、pH傳感器，底部設(shè)有曝氣頭。儲(chǔ)泥池頂部設(shè)有二號(hào)攪拌器。

　　原水池、進(jìn)水泵和進(jìn)水管的一端依次相連接，進(jìn)水管的另一端與主反應(yīng)器相連接;儲(chǔ)泥池、進(jìn)泥泵和進(jìn)泥管的一端依次相連接，進(jìn)泥管的另一端與主反應(yīng)器相連接;排水池、排水繼電器和排水管的一端依次相連接，排水管另一端與主反應(yīng)器相連接;空氣壓縮機(jī)的出氣端通過(guò)氣體流量計(jì)與主反應(yīng)器相連接;

　　可編程過(guò)程控制器內(nèi)置有DO傳感器接口、一號(hào)攪拌器接口、進(jìn)水泵繼電器接口、排水繼電器接口、曝氣繼電器接口、pH傳感器接口、進(jìn)泥泵繼電器接口和二號(hào)攪拌器接口，可編程過(guò)程控制器的一端與計(jì)算機(jī)相連接。

　　部分短程硝化-同步污泥發(fā)酵、反硝化、厭氧氨氧化工藝處理低碳氮比生活污水的方法，其特征包括以下步驟：

　　1)接種污泥：低氧硝化聯(lián)合污泥發(fā)酵耦合反硝化同步厭氧氨氧化工藝首次啟動(dòng)時(shí)采用的接種污泥分別來(lái)自污泥厭氧消化系統(tǒng)、城市污水生物處理系統(tǒng)和厭氧氨氧化系統(tǒng)。其中厭氧消化系統(tǒng)污泥濃度為10-13kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的3/20，城市污水生物處理系統(tǒng)污泥濃縮后濃度為10-12kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的1/5，厭氧氨氧化系統(tǒng)污泥濃度為5-7kgMLSS/m3，接種體積占反應(yīng)器有效容積的1/20;

　　2)啟動(dòng)系統(tǒng)：開啟一號(hào)攪拌器、二號(hào)攪拌器、空氣壓縮機(jī)，開啟可編程過(guò)程控制器和計(jì)算機(jī)，設(shè)置DO范圍為0.5-0.8mg/L，曝氣時(shí)間為2-4h;

　　3)進(jìn)泥：?jiǎn)��?dòng)進(jìn)泥泵，將儲(chǔ)泥池中的新鮮剩余污泥泵入主反應(yīng)器中，剩余污泥為城市污水生物處理系統(tǒng)所排剩余污泥，污泥濃度濃縮至10-13kgMLSS/m3，進(jìn)泥體積與反應(yīng)器有效容積的體積比為1：30至1:15，進(jìn)泥完畢后進(jìn)入下一步驟;

　　4)進(jìn)水：?jiǎn)��?dòng)進(jìn)水泵，將原水池中的城市生活污水泵入主反應(yīng)器中，進(jìn)水體積占主反應(yīng)器有效容積的8/15至17/30，進(jìn)水完畢后進(jìn)入下一步驟;

　　5)好氧階段：通過(guò)可編程過(guò)程控制器啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，硝化階段采用微曝氣，可編程過(guò)程控制器收集DO傳感器反饋信號(hào)并控制空氣壓縮機(jī)使溶解氧維持在0.5-0.8mg/L，當(dāng)曝氣結(jié)束后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī);

　　6)缺氧階段：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制一號(hào)攪拌器，轉(zhuǎn)速控制在70-90rpm，可編程過(guò)程控制器收集pH傳感器反饋信號(hào)并傳輸至計(jì)算機(jī)，當(dāng)pH信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)由正變負(fù)時(shí)，關(guān)閉一號(hào)攪拌器，進(jìn)入下一步驟;

　　7)沉淀：靜置沉淀時(shí)間為30-60min，沉淀結(jié)束后進(jìn)入下一步驟;

　　8)排水：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制排水繼電器，排水體積為主反應(yīng)器有效容積的3/5;

　　9)閑置：通過(guò)可編程過(guò)程控制器控制閑置時(shí)間為2-3h;

　　10)循環(huán)步驟(3)——(9)。

　　本發(fā)明的原理：本發(fā)明可以在同一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)部分短程硝化、污泥發(fā)酵產(chǎn)酸、反硝化及厭氧氨氧化的耦合。本發(fā)明所處理的城市生活污水C/N小于3，進(jìn)水氨氮濃度范圍為50-70mg/L。首先在好氧階段，溶解氧控制在0.5-0.8mg/L，硝化細(xì)菌利用溶解氧進(jìn)行硝化反應(yīng)。通過(guò)控制曝氣時(shí)間使得氨氧化菌將氨氮部分轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮;接下來(lái)系統(tǒng)進(jìn)入缺氧階段，厭氧氨氧化菌利用部分短程硝化的產(chǎn)物(氨氮和亞硝態(tài)氮)進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂拖鯌B(tài)氮，與此同時(shí)，發(fā)酵細(xì)菌利用外加的剩余污泥進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，產(chǎn)生可供異養(yǎng)菌利用的有機(jī)碳源(VFAs)，從而進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將硝態(tài)氮和(或)亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｓ捎诤醚蹼A段采用微曝氣，故不會(huì)對(duì)厭氧菌(發(fā)酵細(xì)菌和厭氧氨氧化菌)產(chǎn)生較大影響。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1)本發(fā)明將部分短程硝化、污泥發(fā)酵產(chǎn)酸、反硝化及厭氧氨氧化耦合于同一空間內(nèi)，解決了低C/N生活污水深度脫氮碳源不足的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥減量;

　　2)在好氧階段實(shí)現(xiàn)部分短程硝化，與傳統(tǒng)短程硝化相比進(jìn)一步節(jié)省了能源;

　　3)在缺氧階段，厭氧氨氧化反應(yīng)與發(fā)酵耦合反硝化反應(yīng)共同作用，使發(fā)酵釋放的氨氮作為厭氧氨氧化反應(yīng)的底物，從而不會(huì)在系統(tǒng)中積累;

　　4)本系統(tǒng)中好氧菌與厭氧菌共存，微生物種群結(jié)構(gòu)豐富，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。