本發(fā)明涉及缺氧前置的方法，實(shí)現(xiàn)半短程硝化-厭氧氨氧化多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和環(huán)境保護(hù)要求的逐漸提高,城市污水處理廠數(shù)量越來(lái)越多,污水處理總量也越來(lái)越多。傳統(tǒng)的城市污水脫氮工藝主要為是硝化-反硝化脫氮，該工藝在好氧曝氣環(huán)節(jié)消耗了大量的能量，屬于高能耗的污水處理工藝，污水處理費(fèi)用較高。由于城市污水一般碳氮比較低，難以滿足反硝化過(guò)程碳源需求，需投加甲醇等外碳源提高系統(tǒng)總氮(TN)去除率，而外碳源的投加則進(jìn)一步提高了脫氮系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。這樣不但增加了額外設(shè)施和處理成本，還可能會(huì)造成出水的COD升高，難以保證低碳源廢水脫氮效率。因此，如何降低成本和提高總氮去除率成為處理低碳源污水所面臨的主要問(wèn)題。

近年來(lái)，厭氧氨氧化細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)給污水處理工藝的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)，使低能耗、可持續(xù)的污水處理技術(shù)成為可能，在實(shí)踐應(yīng)用方面也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。但該工藝主要應(yīng)用于高溫高氨氮廢水的處理，對(duì)于都低氨氮廢水的應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)研究階段。主要是因?yàn)榈桶钡獜U水處理工藝中難以維持穩(wěn)定的短程硝化，且城市污水水質(zhì)波動(dòng)較大難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的厭氧氨氧化工藝。因此，本專利提出一種基于半短程硝化-厭氧氨氧化的多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮工藝。半短程硝化-厭氧氨氧化城市污水自養(yǎng)脫氮技術(shù)集亞硝酸化與厭氧氨氧化于一體，即氨氧化菌(AOB)先將一部分氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，這部分亞硝態(tài)氮再與剩余的氨氮進(jìn)行后續(xù)的厭氧氨氧化反應(yīng)。由于半短程硝化只需將部分氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，出水氨氮較短程硝化高，保證了AOB的活性優(yōu)勢(shì)，利于淘洗和抑制NOB活性。且由于AOB和Anammox菌都是自養(yǎng)菌，且該工藝只需將約50％的氨氮氧化成亞硝酸鹽，與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝相比，半短程硝化-厭氧氨氧化城市污水一體化自養(yǎng)脫氮技術(shù)具有節(jié)省50％的氧耗和100％的外加碳源，且污泥產(chǎn)量少的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于厭氧氨氧化反應(yīng)無(wú)需有機(jī)物，可使污水中有機(jī)物盡可能多的用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，從而大大提高了城市污水的能量回收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過(guò)采用半短程硝化-厭氧氨氧化多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮的裝置，解決傳統(tǒng)硝化反硝化碳源不足，出水狀況差，能耗高等問(wèn)題。

半短程硝化-厭氧氨氧化多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮的裝置，包括順序連接的生活污水原水箱(1)、多級(jí)A/O反應(yīng)器(2)和沉淀池(3)；所述城市污水原水箱(1)設(shè)有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通過(guò)進(jìn)水泵(1.3)進(jìn)入多級(jí)A/O反應(yīng)器(2)；多級(jí)A/O反應(yīng)器(2)由缺氧區(qū)、好氧區(qū)、厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)組成，沿水流方向上下交替設(shè)置過(guò)流孔連接各個(gè)區(qū)室，缺氧區(qū)采用缺氧攪拌，好氧區(qū)采用持續(xù)連續(xù)曝氣，厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)投放固定于支架上的附著厭氧氨氧化菌的海綿填料；缺氧區(qū)和好氧區(qū)均設(shè)有攪拌器(5)、空壓機(jī)(2.12)、氣量調(diào)節(jié)閥(2.13)和曝氣頭(2.14)；多級(jí)A/O反應(yīng)器(2)通過(guò)沉池連接管(3.1)與沉淀池(3)連接；沉淀池(3)通過(guò)污泥回流泵(3.2)與多級(jí)A/O反應(yīng)器(3)的缺氧區(qū)相連；其中填料為邊長(zhǎng)1.5-2.5cm的立方體海綿塊均勻分掛在支架上；其中缺氧區(qū)、好氧區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)均設(shè)溶氧儀在線監(jiān)測(cè)溶解氧濃度。

應(yīng)用所述裝置處理生活污水的方法，包括如下步驟：

1)接種污泥和啟動(dòng)階段：多級(jí)A/O反應(yīng)器中缺氧區(qū)和好氧區(qū)接種短程硝化污泥，污泥濃度在3-4g/L；缺氧區(qū)投放掛有附著厭氧氨氧化菌的海綿填料的支架，填料的填充比為15％-20％；設(shè)置污泥回流，回流比100％，將二沉池污泥回流至缺氧區(qū)，利用原水中碳源降解回流污泥中所含的由Anammox產(chǎn)生的硝態(tài)氮，同時(shí)完成內(nèi)碳源儲(chǔ)存，進(jìn)行后續(xù)內(nèi)源反硝化；在1-5天反應(yīng)器進(jìn)水為稀釋50％的實(shí)際生活污水，隨后每隔5天呈梯度升高15％的實(shí)際生活污水，最后直至進(jìn)水全部為實(shí)際生活污水；

2)穩(wěn)定運(yùn)行階段：生活污水進(jìn)入缺氧區(qū)利用反硝化作用去除回流污泥中硝態(tài)氮，同時(shí)儲(chǔ)存內(nèi)碳源，隨后進(jìn)入好氧區(qū)進(jìn)行半短程硝化作用，在后續(xù)厭氧氨氧化過(guò)程中，生成的亞硝酸鹽與剩余氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)生成氮?dú)?，出水進(jìn)入沉淀池，污泥回流至缺氧區(qū)；調(diào)整好曝氣閥，控制好氧區(qū)的溶解氧濃度在0.4-0.6mg/L之間保證出水NH₄⁺-N∶NO₂^--N＝1∶1～1∶1.3，水力停留時(shí)間為9.6h。

3)負(fù)荷沖擊階段：若進(jìn)水COD高于220mg/L，增加缺氧區(qū)體積；相反，若進(jìn)水COD低于130mg/L，增加好氧區(qū)體積。若反應(yīng)出水氨氮濃度高于5mg/L，增加好氧區(qū)體積；相反，若氨氮濃度低于1mg/L，增加缺氧區(qū)體積；保證出水NH₄⁺-N∶NO₂^--N＝1∶1～1∶1.3。

本發(fā)明所提供的利用前置反硝化的方式運(yùn)行城市污水半短程-厭氧氨氧化多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮裝置，通過(guò)監(jiān)測(cè)進(jìn)水氨氮濃度及COD濃度，靈活調(diào)節(jié)缺氧/好氧水力停留時(shí)間，使半短程硝化-厭氧氨氧化多級(jí)A/O自養(yǎng)脫氮的裝置實(shí)現(xiàn)了自養(yǎng)脫氮的效果。

本發(fā)明專利具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)該反應(yīng)主要為自養(yǎng)脫氮反應(yīng)，不需要外加碳源，且只需將部分氨氮氧化為亞硝，具有節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。

2)相比于短程硝化，半短程硝化只需將部分氨氮氧化為亞硝，出水氨氮較高，保證了AOB的活性優(yōu)勢(shì)，利于淘洗和抑制NOB活性。

3)前置反硝化降低了出水中硝態(tài)氮濃度，改善了出水水質(zhì)。且前置缺氧區(qū)利于異養(yǎng)菌將原水中的碳源儲(chǔ)存為內(nèi)碳源，在后續(xù)厭氧氨氧化過(guò)程中進(jìn)行內(nèi)源反硝化，將厭氧氨氧化菌產(chǎn)生的硝態(tài)氮還原為氮?dú)?，進(jìn)一步降低出水TN濃度。

4)內(nèi)源反硝化中亞硝反硝化速度較外源反硝化慢，利于出現(xiàn)反硝化過(guò)程中亞硝積累，為厭氧氨氧化菌進(jìn)一步提供基質(zhì)，利于厭氧氨氧化菌的富集。

5)本裝置和方法可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)缺氧/好氧水力停留時(shí)間，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。

綜上所述，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，出水效果好的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所用實(shí)驗(yàn)裝置改為反硝化前置運(yùn)行方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

實(shí)驗(yàn)采用北京工業(yè)大學(xué)家屬區(qū)生活除碳污水作為原水，具體水質(zhì)如下：COD濃度為130-260mg/L；NH₄⁺-N濃度55-90mg/L，NO₂^--N≤0.5mg/L，NO₃^--N≤0.5mg/L。

具體運(yùn)行操作如下：

取城市污水一體化自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器中污泥做半短程硝化-厭氧氨氧化的實(shí)驗(yàn)。多級(jí)A/O除氮反應(yīng)器中第1、2、3格為缺氧區(qū)，溶解氧濃度小于0.05mg/L，缺氧攪拌的攪拌速度為40r/min，以達(dá)到既保證污泥混合均勻，又不至影響反應(yīng)器中污泥聚集形態(tài)的目的；第4、5、6格為好氧區(qū)，溶解氧為0.9-1.2mg/L；第7、8、9、10格為厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)，放入填料。

1)接種污泥和啟動(dòng)階段：多級(jí)A/O反應(yīng)器中前置缺氧區(qū)和好氧區(qū)接種短程硝化污泥，污泥濃度在3-4g/L；缺氧區(qū)投放掛有附著厭氧氨氧化菌的海綿填料的支架，填料的填充比為15％-20％；設(shè)置污泥回流，回流比100％，將二沉池污泥回流至前置缺氧區(qū)，利用原水中碳源降解回流污泥中所含的由Anammox產(chǎn)生的硝態(tài)氮，同時(shí)完成內(nèi)碳源儲(chǔ)存，進(jìn)行后續(xù)內(nèi)源反硝化。在1-5天反應(yīng)器進(jìn)水為稀釋50％的實(shí)際生活污水，以防止接種污泥中AOB活性較低影響半短程硝化出水中亞硝態(tài)氮與氨氮的比值，隨后在AOB活性恢復(fù)后，每隔5天呈梯度升高15％的實(shí)際生活污水，直至進(jìn)水全部為實(shí)際生活污水。

2)穩(wěn)定運(yùn)行階段：生活污水進(jìn)入缺氧區(qū)利用反硝化作用去除回流污泥中硝態(tài)氮，同時(shí)儲(chǔ)存內(nèi)碳源，隨后進(jìn)入好氧區(qū)進(jìn)行半短程硝化作用，NH₄⁺-N∶NO₂^--N＝1∶1～1∶1.3，在后續(xù)厭氧氨氧化過(guò)程中，生成的亞硝酸鹽與剩余氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)生成氮?dú)?，出水進(jìn)入沉淀池，污泥回流至缺氧區(qū)。調(diào)整好曝氣閥，控制好氧區(qū)的溶解氧濃度在0.4-0.6mg/L之間，水力停留時(shí)間為9.6h。

3)進(jìn)出水波動(dòng)階段：當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后，若進(jìn)水COD高于220mg/L，則可以增加缺氧區(qū)體積；相反，若進(jìn)水COD低于130mg/L，則可以增加好氧區(qū)體積。若反應(yīng)出水氨氮濃度高于5mg/L，則可以增加好氧區(qū)體積；相反，若氨氮濃度低于1mg/L，則可以適當(dāng)增加缺氧區(qū)體積。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)水為平均碳氮比為3.3的生活污水，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，出水的TN<15mg/L、COD<45mg/L。多級(jí)A/O反應(yīng)器的出水中氨氮為在1.0mg/L到5.0mg/L之間，亞硝態(tài)氮為在0.20mg/L到3.45mg/L之間，硝態(tài)氮為在0.50mg/L到5.60mg/L之間，COD為在35mg/L到45mg/L之間，平均總氮去除率高達(dá)75.5％。多級(jí)A/O系統(tǒng)污泥濃度MLSS穩(wěn)定維持在3000mg/L～3500mg/L之間，SVI穩(wěn)定在90-105之間。