本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量裝置及其側(cè)流反應(yīng)裝置和方法，尤其涉及一種用于低c/n污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量裝置及其側(cè)流反應(yīng)裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化過程中不可避免地會產(chǎn)生大量殘留污泥。理論上，1molno3-的還原需要從有機物氧化中轉(zhuǎn)移5mol?e-，而當(dāng)碳氮比較低時，對電子供體的高需求往往會遇到與異養(yǎng)反硝化所需有機物不足相關(guān)的挑戰(zhàn)。為了增強異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的分解代謝，從而達(dá)到更高的硝酸鹽去除效率，補充外部碳源勢在必行。然而，由于不可避免地會產(chǎn)生額外的生物量積累和微生物代謝物，這種方法會導(dǎo)致過量污泥的產(chǎn)生率升高，從而加大污泥處理裝置的難度及成本。

2、cn117164115a公開了一種連續(xù)流a/o原位水解酸化耦合短程反硝化厭氧氨氧化實現(xiàn)深度脫氮和污泥減量的裝置和方法，主要通過耦合污泥原位水解與短程反硝化厭氧菌氨氧化過程進(jìn)行，但是采用厭氧氨氧化驅(qū)動自養(yǎng)脫氮，啟動周期長；并且該方法的污泥減量主要是利用自養(yǎng)菌生長較慢的特征所導(dǎo)致的，減量程度有限。

3、cn117550740a公開了一種適于處理村鎮(zhèn)污水的污水處理系統(tǒng)和方法，該方法耦合a2o-人工濕地系統(tǒng)工藝，并在工藝中投加碳緩釋填料、磷強吸附-緩釋放填料、污泥減量化和資源化處理構(gòu)筑物，實現(xiàn)氮磷的高效去除及資源化利用，顯然其需要外接人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行深度脫氮，裝置占地面積大且污水廠區(qū)內(nèi)無法實現(xiàn)，而且其額外加入碳緩釋填充料即外部補充碳源，將導(dǎo)致剩余污泥產(chǎn)生。

4、目前，人們著力與硫自養(yǎng)與異養(yǎng)反硝化協(xié)同進(jìn)行來解決單純異養(yǎng)反硝化過程面臨的難題。然而，硫氧化菌(sob)與異養(yǎng)反硝化菌(hdb)相比，產(chǎn)生時間較長，這對它們在反硝化過程中的協(xié)同合作提出了挑戰(zhàn)。這導(dǎo)致硫基反硝化工藝通常用于處理二級出水，通常與生物濾池結(jié)合使用，以實現(xiàn)硝酸鹽氮的徹底去除，但代價是占地面積擴大，啟動時間延長。hdb生長的優(yōu)勢不僅阻礙了sob獲得足夠的底物以維持分解代謝活性和產(chǎn)生足夠的生長能量的能力，而且還導(dǎo)致了過量的污泥產(chǎn)生。因此，開發(fā)高效的混合營養(yǎng)反硝化系統(tǒng)是緩解hdb高產(chǎn)率和提高sob原位富集率的必要條件。

5、cn117303558a公開了一種低硫負(fù)荷條件下硫自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同反硝化脫氮的方法，該方法通過添加ca2+和mg2+誘導(dǎo)反應(yīng)器體系內(nèi)活性污泥中的微生物細(xì)菌自我固定并形成顆粒污泥，提高體系內(nèi)硫自養(yǎng)反硝化菌屬的保留率，從而優(yōu)化硫自養(yǎng)反硝化菌屬與異養(yǎng)反硝化菌屬的復(fù)合群落結(jié)構(gòu)，從而使得體系內(nèi)的硫自養(yǎng)反硝化菌屬能夠在低硫負(fù)荷下與異養(yǎng)反硝化菌屬協(xié)同發(fā)揮脫氮能力，但存在脫氮提升效果有限，且未同步實現(xiàn)原位污泥減量的缺陷。

6、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中用于低c/n污水脫氮及污泥減量的裝置存在占地面積比較大，無法在污泥廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行等不足，且采用的方法存在需要額外補充碳源、脫氮效率較低，污泥減量程度較小等缺陷，鑒于此，如何在不額外補充外部碳源的前提下，實現(xiàn)低c/n污水的深度脫氮協(xié)同污泥原位高效減量已成為目前亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的裝置及其側(cè)流反應(yīng)裝置和方法，通過在aoao工藝裝置側(cè)流處增設(shè)所述側(cè)流反應(yīng)裝置，誘導(dǎo)側(cè)流反應(yīng)裝置中異養(yǎng)反硝化菌的凋亡，促進(jìn)硫自養(yǎng)菌的生長，從而促進(jìn)硫自養(yǎng)反硝化，同時污泥發(fā)生降解，不僅有利于污泥原位減量，還釋放出內(nèi)源碳源用于反哺主流aoao中的異養(yǎng)反硝化菌，促進(jìn)異養(yǎng)反硝化過程；即在無需額外添加外部碳源的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了硫自養(yǎng)與異養(yǎng)反硝化的協(xié)同深度脫氮，且原位污泥高效減量，解決了目前針對低c/n生活污水處理面臨的挑戰(zhàn)。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的側(cè)流反應(yīng)裝置，所述側(cè)流反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器主體；靠近所述反應(yīng)器主體底部的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)料口用于污泥和硫源進(jìn)入；靠近所述反應(yīng)器主體頂部的側(cè)壁上設(shè)置有出料口；

4、所述反應(yīng)器主體內(nèi)部設(shè)置有曝氣部件；

5、所述曝氣部件包括曝氣管以及設(shè)置在所述曝氣管上的曝氣盤；

6、所述反應(yīng)器主體的頂部設(shè)置有密封部件；所述密封部件上設(shè)置有排氣口；

7、所述反應(yīng)器主體的側(cè)壁上設(shè)置有攪拌器。

8、本發(fā)明所述側(cè)流反應(yīng)裝置用于與aoao主流工藝耦合，實現(xiàn)硫自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同反硝化深度脫氮以及污泥的原位減量；通過在所述反應(yīng)器主體的側(cè)壁上設(shè)置攪拌器，使中上部污泥回流至底部，給予污泥擾動保證裝置內(nèi)泥、水相混合均勻，有利于微生物與反應(yīng)底物充分接觸；在裝置內(nèi)部設(shè)置曝氣管和曝氣盤以及排氣口，以在曝氣狀態(tài)下產(chǎn)生均勻綿密的氣泡，給硫自養(yǎng)菌提供良好的生長環(huán)境，促進(jìn)硫自養(yǎng)菌的生長，以滿足主流硫自養(yǎng)脫氮過程功能菌豐度需求；設(shè)置密封部件以在不曝氣時，o2消耗完提供厭氧環(huán)境，促進(jìn)硫自養(yǎng)菌反硝化過程以及污泥的降解以釋放內(nèi)源碳源用于反哺aoao主流工藝。

9、優(yōu)選地，所述反應(yīng)器主體由進(jìn)料口向外延伸出第一進(jìn)料管用于污泥進(jìn)入。

10、優(yōu)選地，所述第一進(jìn)料管上延伸出第二進(jìn)料管用于硫源進(jìn)入。

11、優(yōu)選地，所述反應(yīng)器主體由出料口向外延伸出出料管。

12、優(yōu)選地，所述曝氣管包括設(shè)置在所述反應(yīng)器主體底部的第一曝氣管以及垂直于第一曝氣管的第二曝氣管，且所述第一曝氣管與第二曝氣管相通。

13、優(yōu)選地，所述第二曝氣管穿過所述密封部件遠(yuǎn)離反應(yīng)器主體的一側(cè)延伸用于連接供氣部件給曝氣部件供氣。

14、優(yōu)選地，所述供氣部件包括鼓風(fēng)機。

15、優(yōu)選地，所述密封部件上還設(shè)置有檢修口。

16、第二方面，本發(fā)明提供了一種污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的裝置，所述裝置包括aoao工藝裝置和第一方面所述的污水深度脫氮協(xié)同污泥減量的側(cè)流反應(yīng)裝置。

17、本發(fā)明將aoao工藝裝置與第一方面所述的側(cè)流反應(yīng)裝置耦合，二者協(xié)同配合，無需額外補入外部碳源，實現(xiàn)了低c/n生活污水的硫自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同深度脫氮，同時污泥原位高效減量，且設(shè)備操作要求低，經(jīng)濟(jì)成本低，有利于實際工程應(yīng)用，保證了低碳可持續(xù)污水處理。

18、優(yōu)選地，所述aoao工藝裝置包括生化處理池和沉淀池；所述生化處理池包括依次連接且互相相通的缺氧i區(qū)、好氧i區(qū)、缺氧ii區(qū)和好氧ii區(qū)；所述沉淀池與所述生化處理池靠近好氧ii區(qū)的一側(cè)相連接；所述沉淀池設(shè)置有出水口和污泥出口。

19、優(yōu)選地，所述沉淀池的底部通過第一污泥回流管路與所述生化處理池的缺氧i區(qū)相連接。

20、優(yōu)選地，所述沉淀池的底部通過第二污泥回流管路與所述側(cè)流反應(yīng)裝置的第一進(jìn)料管相連接；所述側(cè)流反應(yīng)裝置的出料管通過第三污泥回流管路與所述生化處理池的缺氧ii區(qū)相連接。

21、優(yōu)選地，所述缺氧i區(qū)和缺氧ii區(qū)設(shè)置有固體懸浮填料用于聚集功能菌。

22、本發(fā)明優(yōu)選在所述缺氧i區(qū)和缺氧ii區(qū)設(shè)置有固體懸浮填料，有利于功能菌(硫自養(yǎng)菌和異養(yǎng)反硝化菌)的富集，從而利于反硝化過程以提高脫氮效率。

23、優(yōu)選地，所述固體懸浮填料包括聚氨酯海綿填料、高密度聚乙烯填料或多孔聚丙烯填料中的任意一種或至少兩種的組合，其中典型但非限制性的組合包括聚氨酯海綿填料和高密度聚乙烯填料的組合、聚氨酯海綿填料和多孔聚丙烯填料的組合或者高密度聚乙烯填料和多孔聚丙烯填料的組合等。

24、其中，高密度聚乙烯填料是指密度為0.941～0.965g/cm2的聚乙烯填料，例如可以是0.941g/cm2、0.945g/cm2、0.950g/cm2、0.955g/cm2、0.960g/cm2或0.965g/cm2等。

25、第三方面，本發(fā)明提供了一種污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的方法，所述方法采用第二方面所述的污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的裝置進(jìn)行。

26、本發(fā)明所提供的污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的方法，采用第二方面的將側(cè)流反應(yīng)裝置與aoao工藝耦合，無需添加外源碳源，實現(xiàn)了低c/n污水的硫自養(yǎng)-異養(yǎng)反硝化協(xié)同深度脫氮，提高脫氮效率，還實現(xiàn)了原位污泥的高效率減量，。保證了低碳可持續(xù)污水處理。

27、優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟：

28、(1)污水先進(jìn)水至好氧區(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)得到硝化液，并回流至缺氧i區(qū)進(jìn)行異養(yǎng)反硝化，隨后經(jīng)沉淀得到污泥相和水相；

29、(2)將硫源與步驟(1)所述污泥相輸送至側(cè)流反應(yīng)裝置中，進(jìn)行硫自養(yǎng)反硝化以及污泥降解反應(yīng)，得到富含多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源的污泥；

30、(3)將步驟(2)所述富含多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源的污泥回流至缺氧ii區(qū)，以進(jìn)行硫自養(yǎng)-異養(yǎng)反硝化協(xié)同脫氮。

31、本發(fā)明所述方法通過采用第二方面所述的裝置進(jìn)行，即在aoao工藝中沉淀池的一側(cè)加設(shè)第一方面所述的側(cè)流反應(yīng)器，并在側(cè)流反應(yīng)器中引入硫源引發(fā)復(fù)雜的電子轉(zhuǎn)移途徑，促進(jìn)了所述側(cè)流反應(yīng)裝置中的硫循環(huán)，不僅進(jìn)行了硫氧化，產(chǎn)生so42-，還促進(jìn)了硫還原，產(chǎn)生了s2-，為硫自養(yǎng)反硝化菌提供還原態(tài)硫作為電子供體，從而實現(xiàn)硫自養(yǎng)反硝化脫氮；同時s2-和so42-等硫物質(zhì)的存在可加速污泥中有機物組分的降解，產(chǎn)生溶解有機物(dom)、胞外聚合物(eps)，不僅實現(xiàn)了污泥的原位減量還釋放出內(nèi)源碳源，而將所述側(cè)流反應(yīng)裝置中含硫自養(yǎng)菌、多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源的污泥回流至aoao工藝的缺氧ii區(qū)，促進(jìn)了硫自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同深度脫氮過程。

32、優(yōu)選地，步驟(1)所述污水的進(jìn)水流量qin為10～12l/天，例如可以是10l/天、10.5l/天、11l/天、11.5l/天或12l/天等。

33、優(yōu)選地，步驟(1)所述硝化液的回流量qn為所述污水的進(jìn)水流量qin的100％～350％，例如可以是100％、120％、150％、180％、200％、220％、250％、280％、300％、320％或350％等，優(yōu)選為200％～300％。

34、本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選所述硝化液的回流量qn為所述污水的進(jìn)水流量qin的100％～350％，有利于保證系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的硝酸鹽可以在缺氧ⅰ區(qū)得到充分反硝化；若所述硝化液的回流量qn偏小，導(dǎo)致僅少量的硝態(tài)氮參與反硝化過程，脫氮效率低下；若所述硝化液的回流量qn偏大，則導(dǎo)致過量的溶解氧經(jīng)硝化液回流至缺氧區(qū)，破壞脫氮的缺氧環(huán)境。

35、優(yōu)選地，步驟(1)所述污泥相的流向還包括回流至缺氧i區(qū)和/或外排。

36、優(yōu)選地，步驟(1)所述污泥相回流至缺氧i區(qū)的回流量qs為所述污水的進(jìn)水流量qin的50～80％，例如可以是50％、60％、70％或80％等。

37、優(yōu)選地，步驟(2)所述污泥相輸送至側(cè)流反應(yīng)裝置的進(jìn)流量為qt為0.14～0.18l/天，例如可以是0.14l/天、0.15l/天、0.16l/天、0.17l/天或0.18l/天等。

38、優(yōu)選地，步驟(2)所述硫源包括硫代硫酸鹽溶液和/或含s2-的鹽溶液，優(yōu)選為硫代硫酸鹽溶液。

39、優(yōu)選地，所述硫源包括硫代硫酸鈉溶液。

40、本發(fā)明優(yōu)選采用硫代硫酸鹽溶液作為硫源，相較于含s2-的鹽溶液，硫代硫酸鹽溶液的毒性小，溶解度高，易于微生物作為反應(yīng)底物高效利用；而含s2-的鹽溶液中s2-會抑制生物反應(yīng)，導(dǎo)致脫氮效率較低，相較于單質(zhì)s、黃鐵礦而言，硫代硫酸鹽溶液可獲得，生物利用率高，而單質(zhì)s和黃鐵礦均為固體，生物利用率較低，且反應(yīng)會產(chǎn)生h2s，毒性較大。

41、優(yōu)選地，步驟(2)所述多態(tài)硫源包括s2-、s2o32-或s0中的任意一種或至少兩種的組合，其中典型但非限制性的組合包括s2-、s2o32-和s0的組合、s2-、s2o32-和s0的組合等，其中s0為生物硫bio-s0。

42、本發(fā)明所述方法在側(cè)流反應(yīng)裝置中引入硫源，促進(jìn)硫循環(huán)，可供給多態(tài)硫電子，促進(jìn)aoao主流工藝的深度脫氮。

43、優(yōu)選地，當(dāng)步驟(1)所述水相的硝態(tài)氮濃度c水相硝態(tài)氮＜20mg/l時，步驟(2)所述硫源的投加量qa＝160qin?mg/天。

44、優(yōu)選地，當(dāng)步驟(1)所述水相的硝態(tài)氮的濃度c水相硝態(tài)氮≥20mg/l時，步驟(2)所述硫源的投加量qa＝c出水硝態(tài)氮×8×qin?mg/天。

45、本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選當(dāng)所述出水的硝態(tài)氮濃度c出水硝態(tài)氮＜20mg/l時，所述硫源的投加量qa＝160qin?mg/天，當(dāng)所述出水的硝態(tài)氮的濃度c出水硝態(tài)氮≥20mg/l時，所述硫源的投加量qa＝c出水硝態(tài)氮×8×qin?mg/天；即當(dāng)所述出水的硝態(tài)氮濃度較高時，加大硫源的投加量，從而促進(jìn)側(cè)流反應(yīng)裝置中的反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)aoao工藝中硫自養(yǎng)-異養(yǎng)的協(xié)同深度脫氮，提高脫氮效率。

46、優(yōu)選地，步驟(2)所述側(cè)流反應(yīng)裝置的水力停留時間為1～5天，例如可以是1天、2天、3天、4天或5天等。

47、本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選所述側(cè)流反應(yīng)裝置的水力停留時間為1～5天，有利于污泥減量的發(fā)生與硫自養(yǎng)菌的穩(wěn)定增殖；若所述側(cè)流反應(yīng)裝置的水力停留時間偏短，則導(dǎo)致污泥中內(nèi)源碳釋放不充分、硫自養(yǎng)菌隨排泥流失；若所述側(cè)流反應(yīng)裝置的水力停留時間偏長，則導(dǎo)致反應(yīng)器占地面積過大。

48、優(yōu)選地，步驟(2)所述側(cè)流反應(yīng)裝置中曝氣部件采用間歇曝氣方式。

49、優(yōu)選地，在曝氣狀態(tài)下，步驟(2)所述側(cè)流反應(yīng)裝置中的溶解氧的濃度為0.8～1.2mg/l，例如可以是0.8mg/l、0.9mg/l、1.0mg/l、1.1mg/l或1.2mg/l等。

50、優(yōu)選地，步驟(3)所述污泥回流至缺氧ii區(qū)的流量為0.14～0.18l/天，例如可以是0.14l/天、0.15l/天、0.16l/天、0.17l/天或0.18l/天等。

51、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，參照圖1所示工藝流程，所述方法包括如下步驟：

52、(1)污水先進(jìn)水至好氧區(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)得到硝化液，并回流至缺氧i區(qū)進(jìn)行異養(yǎng)反硝化，隨后經(jīng)沉淀得到污泥相和水相；

53、(2)將硫源與步驟(1)所述污泥相輸送至側(cè)流反應(yīng)裝置中，進(jìn)行硫自養(yǎng)反硝化以及污泥降解反應(yīng)，得到富含多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源的污泥；

54、(3)將步驟(2)所述富含多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源的污泥回流至缺氧ii區(qū)，以進(jìn)行硫自養(yǎng)-異養(yǎng)反硝化協(xié)同脫氮；

55、其中，步驟(1)中，所述污水的進(jìn)水流量qin為10～12l/天；所述硝化液的回流量qn為所述污水的進(jìn)水流量qin的100％～350％；所述污泥相的流向還包括回流至缺氧i區(qū)和/或外排；步驟(1)所述污泥相回流至缺氧i區(qū)的回流量qs為所述污水的進(jìn)水流量qin的50～80％；

56、步驟(2)中，所述污泥相輸送至側(cè)流反應(yīng)裝置的進(jìn)流量為qt為0.14～0.18l/天；所述硫源包括硫代硫酸鹽溶液和/或含s2-的鹽溶液；所述多態(tài)硫源包括s2-、s2o32-或s0中的任意一種或至少兩種的組合；當(dāng)步驟(1)所述水相即出水的硝態(tài)氮濃度c水相硝態(tài)氮＜20mg/l時，所述硫源的投加量qa＝160qin?mg/天；當(dāng)步驟(1)所述水相即出水的硝態(tài)氮的濃度c水相硝態(tài)氮≥20mg/l時，所述硫源的投加量qa＝c出水硝態(tài)氮×8×qin?mg/天；

57、步驟(3)中，所述污泥回流至缺氧ii區(qū)的流量為0.14～0.18l/天。

58、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

59、(1)本發(fā)明提供的污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的側(cè)流反應(yīng)裝置，通過在反應(yīng)器主體側(cè)壁上加設(shè)攪拌器，促進(jìn)中上部污泥回流至底部，給予污泥擾動以保證裝置內(nèi)污泥相和水相混合均勻，更有利于微生物與反應(yīng)底物充分接觸；同時曝氣部件以及密封部件的設(shè)計，曝氣能給硫自養(yǎng)菌提供生長所需的溶解氧，密封又能夠給硫自養(yǎng)反硝化過程提供厭氧環(huán)境，為硫自養(yǎng)菌提供生長環(huán)境，從而促進(jìn)低c/n污水中的硫自養(yǎng)反硝化脫氮過程，同時加快污泥中有機物組分的降解，不僅實現(xiàn)污泥的原位減量還釋放出內(nèi)源碳源，以供給aoao主流工藝中缺氧區(qū)的異養(yǎng)反硝化菌進(jìn)行異養(yǎng)反硝化脫氮。

60、(2)本發(fā)明提供的污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的裝置，在aoao工藝裝置的側(cè)流處加設(shè)所述側(cè)流反應(yīng)裝置，將二者耦合，用于處理低c/n污水，可實現(xiàn)深度脫氮的同時污泥原位減量，且設(shè)備操作簡單，占地面積小，有利于實際應(yīng)用。

61、(3)本發(fā)明提供的污水深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的方法，通過將上述側(cè)流反應(yīng)裝置與aoao工藝耦合，并在側(cè)流反應(yīng)裝置中引入硫源，促進(jìn)硫循環(huán)，產(chǎn)生多態(tài)硫源，促進(jìn)硫自養(yǎng)反硝化過程；同時降解污泥中有機物組分，實現(xiàn)污泥減量并釋放出內(nèi)源碳源；再將側(cè)流反應(yīng)裝置處理后的污泥反饋給aoao工藝，使得aoao工藝缺氧區(qū)中的異養(yǎng)反硝化菌不僅能夠利用污水中的碳源進(jìn)行反硝化，還能夠利用側(cè)流反應(yīng)裝置處理后的污泥所供給的硫自養(yǎng)菌、多態(tài)硫源以及內(nèi)源碳源進(jìn)行硫自養(yǎng)-異養(yǎng)反硝化協(xié)同深度脫氮，提高脫氮效率；最終實現(xiàn)低c/n污水的深度脫氮協(xié)同原位污泥減量的效果，出水總氮濃度可低于10mg/l，污泥減量率高達(dá)50％以上。