公布日：2023.12.05

申請日：2023.09.10

分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，屬于污水處理領域。本發(fā)明采用厭氧、好氧、缺氧的運行模式，在投加填料的SBR系統(tǒng)中基于精準控制并通過短程硝化，短程反硝化，內(nèi)源短程反硝化三種途徑同時提供厭氧氨氧化菌所需的底物亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮的穩(wěn)定供給可以實現(xiàn)厭氧氨氧化菌自富集和活性提高，最終實現(xiàn)厭氧氨氧化輔助城市生活污水的脫氮。本發(fā)明裝置主要包括生活污水進水箱、多途徑厭氧氨氧化反應器、出水箱。本發(fā)明通過精準控制使多種途徑為自養(yǎng)厭氧氨氧化菌提供底物，使厭氧氨氧化菌得以優(yōu)勢生長和富集，實現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污水的深度脫氮，同時可以節(jié)約碳源、節(jié)省曝氣等優(yōu)勢。

權利要求書

1.一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述處理裝置包括污水箱，氣泵，分段進水AOA反應器，WTW監(jiān)測主機，出水箱，實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)，其中，所述污水箱與所述分段進水AOA反應器連接，所述氣泵與分段進水AOA反應器的底部連接，所述WTW監(jiān)測主機用于監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的溶解氧與pH，所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的氨氮與TN，所述PLC控制系統(tǒng)分別與所述氣泵、所述WTW監(jiān)測主機以及所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接，所述分段進水AOA反應器與所述出水箱連接，所述分段進水AOA反應器底部設有曝氣盤。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述污水箱與所述分段進水AOA反應器連接的管路上設有進水蠕動泵，所述分段進水AOA反應器靠近污水箱的一側(cè)設有進水口，所述分段進水AOA反應器靠近出水箱的一側(cè)設有出水口，所述分段進水AOA反應器底部設有排泥口。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述WTW監(jiān)測主機設有溶解氧監(jiān)測探頭以及pH監(jiān)測探頭，所述溶解氧監(jiān)測探頭以及pH監(jiān)測探頭伸入所述分段進水AOA反應器。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述分段進水AOA反應器上還設有攪拌裝置。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括氨氮監(jiān)測探頭以及TN監(jiān)測探頭，所述氨氮監(jiān)測探頭以及TN監(jiān)測探頭伸入所述分段進水AOA反應器。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述氣泵與所述曝氣盤連接，連接的管路上設有流量計。

7.一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，采用權利要求1-6任一項所述的多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟：1)接種城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥加入分段進水AOA反應器，完全混合；通過WTW監(jiān)測主機實時監(jiān)測和讀取分段進水AOA反應器內(nèi)混合物的溶解氧和pH值，運行過程中在拐點處提前停止曝氣，通過實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的氨氮和TN；2)通過實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)的運行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運行；3)通過控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧階段拐點控制以及好氧階段氨氮剩余，使亞硝酸鹽積累率逐步提升至40％-70％，通過PLC控制保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，當系統(tǒng)在缺氧階段出現(xiàn)2-5mg/L的氨氮損失現(xiàn)象時，說明系統(tǒng)中成功富集了厭氧氨氧化細菌，并穩(wěn)定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；4)穩(wěn)定運行。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，步驟2)的具體為：從污水箱向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入30％體積的生活污水，進行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進水AOA反應器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進水AOA反應器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入20％體積的生活污水，進行4-6h的缺氧攪拌。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，步驟4)的具體為：從污水箱向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入30％體積的生活污水，進行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進水AOA反應器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進水AOA反應器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入20％體積的生活污水，進行4-6h的缺氧攪拌，在缺氧攪拌結(jié)束后靜置30-40min后出水，將分段進水AOA反應器內(nèi)50％的上清液排至出水箱中，作為一個循環(huán)周期；一個循環(huán)周期結(jié)束后，開始下一個循環(huán)周期的進水。

發(fā)明內(nèi)容

針對我國城市生活污水普遍碳氮比低，碳源類型復雜且多為難降解的有機物難以被微生物利用的特點，本發(fā)明提供了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，本發(fā)明通過耦合PN與(E)PD工藝，降低了城鎮(zhèn)污水C/N波動產(chǎn)生的沖擊負荷，同時提供充足底物刺激厭氧氨氧化菌的活性提升，從而實現(xiàn)無接種條件下厭氧氨氧化菌自富集，為城鎮(zhèn)污水部分厭氧氨氧化的實現(xiàn)提供新途徑。

本發(fā)明基于精準控制、多途徑反硝化技術、分段進水AOA、厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮技術，提出了基于精準控制來實現(xiàn)厭氧氨氧化自富集并實現(xiàn)城市低C/N比生活污水深度脫氮。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，所述處理裝置包括污水箱，氣泵，分段進水AOA反應器，WTW監(jiān)測主機，出水箱，實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)，其中，所述污水箱與所述分段進水AOA反應器連接，所述氣泵與分段進水AOA反應器的底部連接，所述WTW監(jiān)測主機用于監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的溶解氧與pH，所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的氨氮與TN，所述PLC控制系統(tǒng)分別與所述氣泵、所述WTW監(jiān)測主機以及所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接，所述分段進水AOA反應器與所述出水箱連接，所述分段進水AOA反應器底部設有曝氣盤。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述污水箱與所述分段進水AOA反應器連接的管路上設有進水蠕動泵，所述分段進水AOA反應器靠近污水箱的一側(cè)設有進水口，所述分段進水AOA反應器靠近出水箱的一側(cè)設有出水口，所述分段進水AOA反應器底部設有排泥口。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述WTW監(jiān)測主機設有溶解氧監(jiān)測探頭以及pH監(jiān)測探頭，所述溶解氧監(jiān)測探頭以及pH監(jiān)測探頭伸入所述分段進水AOA反應器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述分段進水AOA反應器上還設有攪拌裝置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括氨氮監(jiān)測探頭以及TN監(jiān)測探頭，所述氨氮監(jiān)測探頭以及TN監(jiān)測探頭伸入所述分段進水AOA反應器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氣泵與所述曝氣盤連接，連接的管路上設有流量計。

本發(fā)明還提供了采用上述裝置的多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法。

在本發(fā)明中，污水箱中的生活污水通過進水蠕動泵與分段進水AOA反應器的進水口相連，反應器體積30％的生活污水泵入分段進水AOA反應器中后，先進行1-2h的厭氧攪拌進行內(nèi)碳源儲存，并進行反硝化去除上一階段的硝酸鹽，過程中能生成亞硝和進水中的氨氮可以為厭氧氨氧化菌的富集提供底物，而后進行好氧曝氣2-3h，通過聯(lián)合低氧曝氣、pH的氨谷點控制和PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)好氧階段亞硝積累率提高，在氨氮和亞硝長時間共存的條件為厭氧氨氧化菌提供底物，使其能在適宜環(huán)境條件下在空白填料上能夠附著生長，好氧結(jié)束后繼續(xù)泵入反應器體積20％的生活污水進入分段進水AOA反應器，在缺氧階段利用厭氧階段儲存的內(nèi)碳源進行內(nèi)源短程反硝化，利用第二次進水中的COD進行外源短程反硝化和反硝化脫氮，利用進水中的氨氮和缺氧階段生成的亞硝為厭氧氨氧化菌提供底物利于厭氧氨氧化菌富集。分段進水AOA反應器的出水通過排水閥排入出水箱，排水比為50％。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述處理方法包括以下步驟：

1)接種城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥加入分段進水AOA反應器，完全混合；通過WTW監(jiān)測主機實時監(jiān)測和讀取分段進水AOA反應器內(nèi)混合物的溶解氧和pH值，運行過程中在拐點處提前停止曝氣，通過實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測分段進水AOA反應器內(nèi)的氨氮和TN；

2)通過實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)的運行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運行；

3)通過控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧階段拐點控制以及好氧階段氨氮剩余，使亞硝酸鹽積累率逐步提升至40％-70％，通過PLC控制保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，當系統(tǒng)在缺氧階段出現(xiàn)2-5mg/L的氨氮損失現(xiàn)象時，說明系統(tǒng)中成功富集了厭氧氨氧化細菌，并穩(wěn)定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；

4)穩(wěn)定運行。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟2)的具體為：從污水箱向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入30％體積的生活污水，進行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進水AOA反應器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進水AOA反應器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入20％體積的生活污水，進行4-6h的缺氧攪拌。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟4)的具體為：從污水箱向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入30％體積的生活污水，進行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進水AOA反應器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進水AOA反應器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進水AOA反應器內(nèi)泵入20％體積的生活污水，進行4-6h的缺氧攪拌，在缺氧攪拌結(jié)束后靜置30-40min后出水，將分段進水AOA反應器內(nèi)50％的上清液排至出水箱中，作為一個循環(huán)周期；一個循環(huán)周期結(jié)束后，開始下一個循環(huán)周期的進水。

本發(fā)明提供的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，具有以下優(yōu)勢：

1)本發(fā)明通過分段進水的模式，創(chuàng)造了內(nèi)源反硝化與外源反硝化為厭氧氨氧化菌提供充足底物的生存環(huán)境，促進厭氧氨氧化菌富集作用；

2)從短程硝化、短程反硝化、內(nèi)源短程反硝化三種途徑同時為厭氧氨氧化菌提供充足的亞硝態(tài)氮底物，提高厭氧氨氧化菌的活性和豐度，有利于其自富集，同時提高了厭氧氨氧化菌與反硝化菌間的競爭能力，使得整個系統(tǒng)趨于自養(yǎng)脫氮；

3)本發(fā)明的方法裝置簡單、運行靈活，可操作性強，適用于已建成城市污水處理廠的升級改造，并且適用于低碳氮比的城市生活污水的處理。

（發(fā)明人：高銳濤;李智行;李祖榮;姚帥;杜年夫;呂翔;毛加;鄭豪）