本發(fā)明涉及的單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種強(qiáng)化低碳的污水同步深度脫氮除磷的試驗(yàn)裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，污水中氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素引發(fā)的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，水體排放標(biāo)準(zhǔn)亦日趨嚴(yán)格，現(xiàn)有污水深度脫氮除磷工藝的研究也正迫切的朝著高效、低能耗的方向發(fā)展。

傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)一般采用硝化反硝化工藝，在好氧條件下，通過(guò)硝化菌將氨氮氧化成硝態(tài)氮，然后在缺氧條件下，通過(guò)反硝化菌利用有機(jī)碳源將硝態(tài)氮還原成氮?dú)狻鹘y(tǒng)硝化反硝化工藝的局限性在于需要大量有機(jī)物為反硝化過(guò)程提供電子供體以完成硝態(tài)氮的還原。但是，我國(guó)污水碳氮比普遍較低，而外加碳源又會(huì)大幅增加污水處理成本，碳源缺乏成為污水脫氮除磷的瓶頸。

內(nèi)源反硝化技術(shù)，利用聚磷菌、聚糖菌將外碳源存儲(chǔ)為內(nèi)碳源，有效避免外碳源在好氧段的損耗，提高了碳源利用率。與傳統(tǒng)工藝相比，內(nèi)碳源反硝化技術(shù)很好地解決了因碳源不足引起的氮磷去除不穩(wěn)定的問(wèn)題，具有高碳源利用率，低曝氣能耗以及低污泥產(chǎn)量的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，實(shí)現(xiàn)污水高效、低能耗的脫氮除磷。該工藝在一個(gè)SBBR內(nèi)將缺氧段后置，通過(guò)厭氧-好氧-缺氧的運(yùn)行方式，強(qiáng)化聚磷菌、聚糖菌的內(nèi)源反硝化功能實(shí)現(xiàn)深度同步脫氮除磷，使得其與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比能降低耗氧量、耗能量、污泥產(chǎn)量，無(wú)需投加外碳源和中和試劑。

本發(fā)明的技術(shù)原理如下：通過(guò)創(chuàng)造對(duì)硝化菌以及具有內(nèi)源反硝化功能的聚磷菌、聚糖菌等主要功能菌有利的微生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)三種菌在脫氮除磷方面的協(xié)同耦合作用。厭氧攪拌階段，聚磷菌、聚糖菌充分利用原水中的有機(jī)碳源儲(chǔ)存內(nèi)碳源；曝氣攪拌階段，硝化菌將原水中的NH₄⁺-N轉(zhuǎn)變?yōu)镹O₃^--N實(shí)現(xiàn)硝化作用；缺氧攪拌階段，NO₃^--N被聚磷菌，聚糖菌利用實(shí)現(xiàn)內(nèi)源反硝化。另外，通過(guò)投加硝化菌生物填料以保證硝化效果，為后續(xù)內(nèi)源反硝化提供充足的基質(zhì)。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，是一種高效、低能耗的新型污水脫氮除磷工藝。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的：?jiǎn)渭?jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，其特征在于，包括原水水箱(1)、單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)、出水水箱(3)、以及在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(4)；其中所述原水水箱(1)通過(guò)進(jìn)水泵(2.1)與單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)相連接；單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)排水電動(dòng)閥(2.7)與出水水箱(3)相連接；

所述單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)配置有攪拌漿(2.3)、第一采樣口(2.4)、第二采樣口(2.5)、排泥電動(dòng)閥(2.6)、排水電動(dòng)閥(2.7)、氣泵(2.8)、曝氣電磁閥(2.9)、氣體流量計(jì)(2.10)、曝氣盤(2.11)、pH/DO儀(2.12)、pH傳感器(2.13)、DO傳感器(2.14)；

所述在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(4)包括計(jì)算機(jī)(4.1)和可編程過(guò)程控制器(4.2)，可編程過(guò)程控制器(4.2)內(nèi)置信號(hào)轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口(4.3)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.4)、pH和DO數(shù)據(jù)信號(hào)接口(4.5)、攪拌繼電器(4.6)、排泥電動(dòng)閥繼電器(4.7)、進(jìn)水泵繼電器(4.8)、曝氣繼電器(4.9)、排水電動(dòng)閥繼電器(4.10)；其中，可編程過(guò)程控制器(4.2)上的信號(hào)轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口(4.3)通過(guò)電纜線與計(jì)算機(jī)(4.1)相連接，將傳感器模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)(4.1)；計(jì)算機(jī)(4.1)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.4)與可編程過(guò)程控制器(4.2)相連接，將計(jì)算機(jī)(4.1)的數(shù)字指令傳遞給可編程過(guò)程控制器(4.2)；pH和DO數(shù)據(jù)信號(hào)接口(4.5)通過(guò)傳感器導(dǎo)線與pH和DO測(cè)定儀(2.12)相連接；攪拌繼電器(4.6)與攪拌器(2.2)相連接；排泥電動(dòng)閥繼電器(4.7)與排泥電動(dòng)閥(2.6)相連接；進(jìn)水泵繼電器(4.8)與進(jìn)水泵(2.1)相連接；曝氣繼電器(4.9)與曝氣電磁閥(2.9)相連接；排水電動(dòng)閥繼電器(4.10)與排水電動(dòng)閥(2.7)相連接；

污水在此裝置中的處理流程為：污水通過(guò)進(jìn)水泵(2.1)由原水水箱1抽入單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)；在單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)，厭氧攪拌階段，聚磷菌、聚糖菌充分利用原水中的有機(jī)碳源儲(chǔ)存內(nèi)碳源；曝氣攪拌階段，硝化菌將原水中NH4⁺-N轉(zhuǎn)變?yōu)镹O₃^--N，實(shí)現(xiàn)硝化作用；缺氧攪拌階段，NO₃^--N經(jīng)聚磷菌，聚糖菌作用，實(shí)現(xiàn)內(nèi)源反硝化，沉淀完成后，出水通過(guò)排水電動(dòng)閥(2.7)排出，靜置結(jié)束后進(jìn)入下一周期。

本發(fā)明還提供了一種單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，其具體的啟動(dòng)和操作步驟如下：

1)系統(tǒng)啟動(dòng)：將具有內(nèi)源反硝化性質(zhì)的污泥投加至單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)絮體污泥濃度達(dá)到3000～6000mg/L，將富集有硝化菌的生物填料投加到單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)，使得硝化速率與內(nèi)源反硝化速率比為1.0～2.0；

2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作：

將污水加入原水水箱(1)，啟動(dòng)進(jìn)水泵(2.1)將污水抽入單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)。

單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)運(yùn)行時(shí)，每周期先厭氧攪拌120～240min，再曝氣攪拌120～480min，并通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(6)控制單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)DO濃度為0.5～6.0mg/L，當(dāng)pH值曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)，停止曝氣，而后缺氧攪拌240～720min，當(dāng)缺氧攪拌時(shí)NO₂^--N濃度及NO₃^--N濃度均＜1mg/L時(shí)，停止缺氧攪拌，沉淀排水，排水比為50～70％，出水排入出水水箱(3)，排水結(jié)束靜置20min后進(jìn)入下一周期；此處的曝氣，均指DO濃度為0.5～6.0mg/L；

單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)運(yùn)行時(shí)需排泥，使單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)絮體污泥濃度維持在3000～6000mg/L范圍內(nèi)；

本發(fā)明的單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)通過(guò)投加富集硝化菌的生物填料，實(shí)現(xiàn)了硝化菌與聚磷菌，聚糖菌的分離，保證了硝化菌的生物量，為后續(xù)內(nèi)源反硝化提供充足的基質(zhì)；

2)將缺氧段后置，有效解決反硝化菌與聚磷菌、聚糖菌對(duì)底物的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)消除硝氮對(duì)厭氧聚磷的抑制，提高反硝化和除磷效果。

3)內(nèi)源反硝化技術(shù)充分利用原水中的碳源，提高了碳源利用率，節(jié)省了好氧吸磷所需的氧耗，降低了污泥產(chǎn)量。

4)出水總氮低，特別適用于水體對(duì)氮，磷濃度排放比較敏感的地區(qū)。

5)本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，基建費(fèi)用低，運(yùn)行管理方便，脫氮除磷效果穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1為原水水箱；2為單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器；3為出水水箱；4為在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)；1.1為第一溢流管；1.2為第一放空管；2.1為進(jìn)水泵；2.2為攪拌器；2.3為攪拌槳；2.4為第一采樣口；2.5為第二采樣口；2.6為排泥電動(dòng)閥；2.7為排水電動(dòng)閥；2.8為氣泵；2.9為曝氣電磁閥；2.10為氣體流量計(jì)；2.11為曝氣盤；2.12為pH/DO儀；2.13為pH探頭；2.14為DO探頭；3.1為第二溢流管；3.2為第二放空管；4.1為計(jì)算機(jī)；4.2為可編程過(guò)程控制器；4.3為信號(hào)轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口；4.4為信號(hào)轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口；4.5為pH和DO數(shù)據(jù)信號(hào)接口；4.6為攪拌繼電器；4.7為排泥電動(dòng)閥繼電器；4.8為進(jìn)水泵繼電器；4.9為曝氣繼電器；4.10為排水電動(dòng)閥繼電器；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：如圖1所示，單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化污水深度脫氮除磷的裝置與方法，其特征在于，包括原水水箱(1)、單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)、出水水箱(3)、以及在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(4)；其中所述原水水箱(1)通過(guò)進(jìn)水泵(2.1)與單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)相連接；單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)排水電動(dòng)閥(2.7)與出水水箱(3)相連接；

所述單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)配置有攪拌漿(2.3)、第一采樣口(2.4)、第二采樣口(2.5)、排泥電動(dòng)閥(2.6)、排水電動(dòng)閥(2.7)、氣泵(2.8)、曝氣電磁閥(2.9)、氣體流量計(jì)(2.10)、曝氣盤(2.11)、pH/DO儀(2.12)、pH傳感器(2.13)、DO傳感器(2.14)；

所述在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(4)包括計(jì)算機(jī)(4.1)和可編程過(guò)程控制器(4.2)，可編程過(guò)程控制器(4.2)內(nèi)置信號(hào)轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口(4.3)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.4)、pH和DO數(shù)據(jù)信號(hào)接口(4.5)、攪拌繼電器(4.6)、排泥電動(dòng)閥繼電器(4.7)、進(jìn)水泵繼電器(4.8)、曝氣繼電器(4.9)、排水電動(dòng)閥繼電器(4.10)；其中，可編程過(guò)程控制器(4.2)上的信號(hào)轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口(4.3)通過(guò)電纜線與計(jì)算機(jī)(4.1)相連接，將傳感器模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)(4.1)；計(jì)算機(jī)(4.1)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.4)與可編程過(guò)程控制器(4.2)相連接，將計(jì)算機(jī)(4.1)的數(shù)字指令傳遞給可編程過(guò)程控制器(4.2)；pH和DO數(shù)據(jù)信號(hào)接口(4.5)通過(guò)傳感器導(dǎo)線與pH和DO測(cè)定儀(2.12)相連接；攪拌繼電器(4.6)與攪拌器(2.2)相連接；排泥電動(dòng)閥繼電器(4.7)與排泥電動(dòng)閥(2.6)相連接；進(jìn)水泵繼電器(4.8)與進(jìn)水泵(2.1)相連接；曝氣繼電器(4.9)與曝氣電磁閥(2.9)相連接；排水電動(dòng)閥繼電器(4.10)與排水電動(dòng)閥(2.7)相連接；

試驗(yàn)過(guò)程中，具體實(shí)驗(yàn)用水取自北京工業(yè)大學(xué)家屬區(qū)污水，具體水質(zhì)如下：COD濃度為178～298mg/L，NH₄⁺-N濃度為45～71mg/L，NO₂^--N濃度＜1mg/L，NO₃^--N濃度0.1～1.4mg/L，PO₄^3--P濃度4.3～7.6mg/L，pH值為7.3～7.6。試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，各反應(yīng)器均采用有機(jī)玻璃制作，單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器2有效容積為10L。

具體運(yùn)行操作如下：

1)系統(tǒng)啟動(dòng)：將具有內(nèi)源反硝化性質(zhì)的污泥投加至單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)絮體污泥濃度達(dá)到3000～6000mg/L，將富集有硝化菌的生物填料投加到單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)，使得硝化速率與內(nèi)源反硝化速率比為2.0；

2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作：

將污水加入原水水箱(1)，啟動(dòng)進(jìn)水泵(2.1)將污水抽入單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)。

單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)運(yùn)行時(shí)，每周期先厭氧攪拌240min，再曝氣攪拌120～480min，并通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和反饋控制系統(tǒng)(6)控制單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)DO濃度為0.5～6.0mg/L，當(dāng)pH值曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)，停止曝氣，而后缺氧攪拌240～720min，當(dāng)缺氧攪拌時(shí)NO₂^--N濃度及NO₃^--N濃度均＜1mg/L時(shí)，停止缺氧攪拌，沉淀排水，排水比為50％，出水排入出水水箱(3)，排水結(jié)束靜置20min后進(jìn)入下一周期；此處的曝氣，均指DO濃度為0.5～6.0mg/L；

單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)運(yùn)行時(shí)需排泥，使單級(jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器(2)內(nèi)絮體污泥濃度維持在3000～6000mg/L范圍內(nèi)；試驗(yàn)結(jié)果表明：?jiǎn)渭?jí)AOA-SBBR強(qiáng)化內(nèi)源反硝化反應(yīng)器出水COD＜40mg/L，NH₄⁺-N＜1mg/L，NO₂^--N＜1mg/L，NO₃^--N＜1mg/L，總N＜5mg/L，P＜0.5mg/L，滿足城鎮(zhèn)污水國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。