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
【技術領域】
[0001]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域。該工藝適用于低碳氮比(化學需氧量質量濃度/總氮質量濃度，C/N)城市生活污水的強化脫氮生物處理及剩余污泥減量。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著水環(huán)境富營養(yǎng)化問題的日趨嚴重，城市生活污水的脫氮除磷逐漸受到重視，污水處理廠對于總氮的出水標準也日趨嚴格。我國污水處理廠面臨的主要問題是進水碳源不足，尤其是可快速降解的溶解性有機物不足，直接影響了總氮的去除效率。為了達標排放，污水處理廠往往采用投加外碳源的方式進行深度脫氮，這樣既消耗了有限的有機資源，又增加了污水廠的運行費用。
[0003]減少生物脫氮過程中碳源的使用量是解決途徑之一。與傳統(tǒng)脫氮過程相比，短程硝化可以節(jié)省25%的曝氣量以及40%的有機碳源，并可實現(xiàn)較低的污泥產量，因而在低C/N生活污水的脫氮過程中起到了節(jié)省能耗的作用。除此之外，增加污泥內碳源的開發(fā)也可以強化低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減少有機碳源的使用，并能利用剩余污泥為底物進行內碳源的開發(fā)，為深度脫氮提供碳源。但該工藝還存在一些不足:1、發(fā)酵過程釋放的氨氮在反應結束前無法去除，造成出水總氮較高；2、硝化過程雖然為短程，但其穩(wěn)定維持仍存在較多挑戰(zhàn)。
[0004]厭氧氨氧化作為一種新型自養(yǎng)脫氮工藝，反應途徑較短，不需要堿度補償和投加有機碳源，從而節(jié)約了大量的能源和物料，節(jié)省運行成本。但現(xiàn)有研宄多集中于該工藝在人工配水及高氨氮廢水中的應用，其在城市生活污水中的應用還存在以下難點:1、低氨氮廢水較難實現(xiàn)短程硝化，從而難于為厭氧氨氧化反應提供亞硝態(tài)氮；2、厭氧氨氧化菌生長緩慢，導致工藝啟動時間長；3、厭氧氨氧化菌對環(huán)境條件較為敏感，如溫度、溶解氧等。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述問題，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器中，同時實現(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提供氨氮和亞硝態(tài)氮，同時異養(yǎng)菌原位利用外加剩余污泥發(fā)酵產生的有機碳源進行反硝化反應，從而使得系統(tǒng)出水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級A標準。
[0006]本發(fā)明通過以下技術步驟實現(xiàn):
[0007]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、儲泥池、主反應器、空氣壓縮機、排水池、可編程過程控制箱和計算機。原水池、儲泥池、空氣壓縮機、排水池分別與主反應器相連接，在所述主反應器側面設有進泥管、進水管、氣體流量計、排水管，頂部設有一號攪拌器、DO傳感器、pH傳感器，底部設有曝氣頭。儲泥池頂部設有二號攪拌器。
[0008]原水池、進水泵和進水管的一端依次相連接，進水管的另一端與主反應器相連接；儲泥池、進泥泵和進泥管的一端依次相連接，進泥管的另一端與主反應器相連接；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器相連接；空氣壓縮機的出氣端通過氣體流量計與主反應器相連接；
[0009]可編程過程控制器內置有DO傳感器接口、一號攪拌器接口、進水泵繼電器接口、排水繼電器接口、曝氣繼電器接口、pH傳感器接口、進泥泵繼電器接口和二號攪拌器接口，可編程過程控制器的一端與計算機相連接。
[0010]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:
[0011]I)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時采用的接種污泥分別來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，接種體積占反應器有效容積的1/20 ；
[0012]2)啟動系統(tǒng):開啟一號攪拌器、二號攪拌器、空氣壓縮機，開啟可編程過程控制器和計算機，設置DO范圍為0.5-0.8mg/L，曝氣時間為2_4h ；
[0013]3)進泥:啟動進泥泵，將儲泥池中的新鮮剩余污泥泵入主反應器中，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，進泥體積與反應器有效容積的體積比為1:30至1:15，進泥完畢后進入下一步驟；
[0014]4)進水:啟動進水泵，將原水池中的城市生活污水泵入主反應器中，進水體積占主反應器有效容積的8/15至17/30，進水完畢后進入下一步驟；
[0015]5)好氧階段:通過可編程過程控制器啟動空氣壓縮機，硝化階段采用微曝氣，可編程過程控制器收集DO傳感器反饋信號并控制空氣壓縮機使溶解氧維持在0.5-0.8mg/L，當曝氣結束后，關閉空氣壓縮機；
[0016]6)缺氧階段:通過可編程過程控制器控制一號攪拌器，轉速控制在70-90rpm，可編程過程控制器收集pH傳感器反饋信號并傳輸至計算機，當pH信號的一階導數(shù)由正變負時，關閉一號攪拌器，進入下一步驟；
[0017]7)沉淀:靜置沉淀時間為30_60min，沉淀結束后進入下一步驟；
[0018]8)排水:通過可編程過程控制器控制排水繼電器，排水體積為主反應器有效容積的 3/5 ；
[0019]9)閑置:通過可編程過程控制器控制閑置時間為2_3h ;
[0020]10)循環(huán)步驟(3) (9)。
[0021]本發(fā)明的原理:本發(fā)明可以在同一反應器中實現(xiàn)部分短程硝化、污泥發(fā)酵產酸、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，硝化細菌利用溶解氧進行硝化反應。通過控制曝氣時間使得氨氧化菌將氨氮部分轉化為亞硝態(tài)氮；接下來系統(tǒng)進入缺氧階段，厭氧氨氧化菌利用部分短程硝化的產物(氨氮和亞硝態(tài)氮)進行厭氧氨氧化反應，將其轉化為氮氣和硝態(tài)氮，與此同時，發(fā)酵細菌利用外加的剩余污泥進行水解酸化反應，產生可供異養(yǎng)菌利用的有機碳源(VFAs)，從而進行反硝化反應，將硝態(tài)氮和(或)亞硝態(tài)氮轉化為氮氣。由于好氧階段采用微曝氣，故不會對厭氧菌(發(fā)酵細菌和厭氧氨氧化菌)產生較大影響。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0023]I)本發(fā)明將部分短程硝化、污泥發(fā)酵產酸、反硝化及厭氧氨氧化耦合于同一空間內，解決了低C/N生活污水深度脫氮碳源不足的問題，同時實現(xiàn)了污泥減量；
[0024]2)在好氧階段實現(xiàn)部分短程硝化，與傳統(tǒng)短程硝化相比進一步節(jié)省了能源；
[0025]3)在缺氧階段，厭氧氨氧化反應與發(fā)酵耦合反硝化反應共同作用，使發(fā)酵釋放的氨氮作為厭氧氨氧化反應的底物，從而不會在系統(tǒng)中積累；
[0026]4)本系統(tǒng)中好氧菌與厭氧菌共存，微生物種群結構豐富，抗沖擊負荷能力強。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的裝置結構圖:
[0028]1-原水池 1.1-進水泵
[0029]2-儲泥池 2.1-二號攪拌器 2.2-進泥泵
[0030]3-主反應器 3.1-進泥管3.2-進水管 3.3_—號攪拌器 3.4-D0傳感器
[0031]3.5-pH傳感器3.6-氣體流量計 3.7_排水管 3.8-曝氣頭
[0032]4-空氣壓縮機
[0033]5-排水池 5.1-排水繼電器
[0034]6-可編程過程控制器6.1-DO傳感器接口
[0035]6.2- 一號攪拌器接口6.3-進水泵繼電器接口
[0036]6.4-排水繼電器接口6.5-曝氣繼電器接口
[0037]6.6-pH傳感器接口6.7_進泥泵繼電器接口
[0038]6.8- 二號攪拌器接口
[0039]7-計算機
【具體實施方式】
[0040]結合附圖1和實施實例對本發(fā)明做進一步說明。
[0041]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，其裝置包括:原水池1、儲泥池2、主反應器3、空氣壓縮機4、排水池5、可編程過程控制箱6和計算機7。原水池1、儲泥池2、空氣壓縮機4、排水池5分別與主反應器3相連接，所述主反應器3采用圓柱形結構，在其側面設有進泥管3.1、進水管3.2、氣體流量計3.6，排水管3.7，頂部設有一號攪拌器3.3,DO傳感器3.4、pH傳感器3.5，底部設有曝氣頭3.8。儲泥池2頂部設有二號攪拌器