本發(fā)明涉及一種經(jīng)高氨氮強(qiáng)化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國人口眾多，對(duì)凈水的需求日益增多。工業(yè)和科技的迅速發(fā)展使得水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重，而城市生活污水中所包含的超出正常水平的氨氮能夠加速水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。因此氮的去除是各個(gè)城市污水處理廠所要解決的主要問題?；钚晕勰喾ㄊ悄壳皯?yīng)用較廣泛的處理技術(shù)。傳統(tǒng)的脫氮方法諸如硝化反硝化常面臨碳源不足的問題，且能耗較高。近年來一些新型活性污泥法的發(fā)現(xiàn)給污水處理的節(jié)能降耗帶來了新機(jī)遇。

短程硝化厭氧氨氧化耦合的一體化工藝目前在高氨氮廢水中如垃圾滲濾液應(yīng)用比較成熟，在城市生活污水處理方面少有應(yīng)用，原因在于主要功能菌氨氧化菌(aob)和厭氧氨氧化菌(anaob)生長(zhǎng)較慢，導(dǎo)致系統(tǒng)脆弱不穩(wěn)定，且亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(nob)可能競(jìng)爭(zhēng)性增長(zhǎng)而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰所以幾乎沒有應(yīng)用。通常認(rèn)為影響aob和nob的主要因素為溶解氧濃度和游離氨(fa)濃度。由莫諾方程可知aob對(duì)溶解氧的親和力比nob對(duì)溶解氧的親和力要強(qiáng)，即溶解氧受限制時(shí)，aob的耐受性比nob強(qiáng)，所以可通過持續(xù)的低溶解氧曝氣實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)nob的淘洗。雖然不同文獻(xiàn)關(guān)于fa對(duì)aob和nob的抑制濃度報(bào)道不一致，但可以確定的是nob比aob對(duì)中高濃度的fa更敏感，所以可以通過高氨氮提高系統(tǒng)內(nèi)fa濃度長(zhǎng)期抑制系統(tǒng)內(nèi)的nob。此外，厭氧氨氧化反應(yīng)會(huì)生成一定比例的硝酸鹽，導(dǎo)致出水總氮不達(dá)標(biāo)。因此若能解決上述兩個(gè)問題，則可以在節(jié)能降耗的同時(shí)達(dá)到比較好的出水效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)以上兩個(gè)主要問題，提出了方案。其中第一階段通過高氨氮和低溶解氧曝氣強(qiáng)化aob和anaob，弱化nob解決上述第一個(gè)問題，第三階段通過前置厭氧段強(qiáng)化內(nèi)碳源的吸收，后置缺氧段強(qiáng)化厭氧氨氧化和反硝化作用解決上述第二個(gè)問題。

本發(fā)明的目的是通過以下方案解決的：一種經(jīng)高氨氮強(qiáng)化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，其特征在于：包括依次連接的污水原水箱(1)和短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器(2)；其中污水原水箱(1)設(shè)有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進(jìn)水泵(1.3)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應(yīng)器(2)設(shè)有第二溢流管(2.1)、排水泵(2.2)、空壓機(jī)(2.3)、氣體流量計(jì)(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測(cè)探頭(2.8)，且外部設(shè)有溫控加熱帶裝置。

裝置的處理流程為：水箱中的污水通過進(jìn)水泵進(jìn)入sbr反應(yīng)器，根據(jù)階段不同分別進(jìn)行曝氣或厭氧攪拌、曝氣、缺氧攪拌，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中氮和cod的去除。

短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，其特征包括以下內(nèi)容：

1)階段一：高氨氮強(qiáng)化階段，時(shí)間125天。接種城市污水廠高氨氮連續(xù)流短程硝化厭氧氨氧化一體化中試污泥投加至短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器，使得污泥濃度在4-6g/l。進(jìn)水為北京某大學(xué)家屬區(qū)化糞池生活污水投加碳酸氫銨配制而成，水質(zhì)如下：nh4⁺-n濃度為380-400mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，運(yùn)行方式為進(jìn)水16min、低氧曝氣180-300min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調(diào)節(jié)流量計(jì)控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃?？刂破貧鈺r(shí)間使得曝氣結(jié)束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應(yīng)時(shí)間，反之則延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)若出水no2^—n低于1mg/l，則提高曝氣量，從而提高nh4⁺-n去除負(fù)荷，但依然需控制曝氣階段溶解氧濃度在0.2-0.4mg/l之間。

保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應(yīng)器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網(wǎng)篩分，顆粒污泥沖回反應(yīng)器，絮體污泥排放。

2)階段二：除nh4⁺-n濃度為380-400mg/l、時(shí)間為55天以及曝氣時(shí)間為180-240min外，其余條件與階段一一致。

3)階段三：處理城市生活污水階段。進(jìn)水為北京某大學(xué)家屬區(qū)化糞池生活污水，水質(zhì)如下：nh4⁺-n濃度為60-80mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，運(yùn)行方式為進(jìn)水16min、厭氧攪拌30min、低氧曝氣180-240min、缺氧攪拌60min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時(shí)間在氨谷點(diǎn)出現(xiàn)前結(jié)束，使得曝氣結(jié)束后nh4⁺-n剩余不低于5mg/l，若曝氣結(jié)束后nh4⁺-n濃度低于5mg/l則縮短曝氣時(shí)間，反之則延長(zhǎng)曝氣時(shí)間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應(yīng)器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網(wǎng)篩分，顆粒污泥沖回反應(yīng)器，絮體污泥排放。

本發(fā)明一種短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)經(jīng)高氨氮強(qiáng)化后的短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化污泥解決了用其直接處理低氨氮城市生活污水的系統(tǒng)不穩(wěn)定性問題，整個(gè)系統(tǒng)在進(jìn)入處理城市生活污水階段后運(yùn)行穩(wěn)定；

2)處理城市生活污水階段前置厭氧攪拌，充分利用原水中的碳源使其轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)碳源儲(chǔ)存在體內(nèi)，降低后續(xù)曝氣而無效浪費(fèi)的碳源，節(jié)約曝氣能耗；后置缺氧攪拌，進(jìn)行剩余氨氮的厭氧氨氧化作用，并進(jìn)行進(jìn)一步反硝化作用，使出水總氮進(jìn)一步降低；

3)所有曝氣均為低氧曝氣，節(jié)約能耗。整個(gè)處理過程無需外加碳源即可實(shí)現(xiàn)城市生活污水的脫氮作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

1為污水原水箱，2為短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器；其中污水原水箱(1)設(shè)有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進(jìn)水泵(2.1)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器(2)設(shè)有第二溢流管(2.1)、排水管(2.2)、曝氣泵(2.3)、氣體流量計(jì)(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測(cè)探頭(2.8)，且外部設(shè)有溫控加熱帶裝置。

圖2本發(fā)明各階段原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化處理城市生活污水的方法與裝置，包括依次連接的污水原水箱(1)和短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器(2)；其中污水原水箱(1)設(shè)有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；污水原水箱(1)通過第一進(jìn)水泵(2.1)與短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應(yīng)器(2)相連接；短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化耦合sbr反應(yīng)器(2)設(shè)有第二溢流管(2.1)、排水管(2.2)、曝氣泵(2.3)、氣體流量計(jì)(2.4)、曝氣頭(2.5)、攪拌器(2.6)和排泥管閥(2.7)，配備溶解氧檢測(cè)探頭(2.8)，且外部設(shè)有溫控加熱帶裝置。

第一二階段進(jìn)水水質(zhì)為北京某大學(xué)家屬區(qū)化糞池生活污水投加碳酸氫銨配制而成，nh4⁺-n濃度為380-400mg/l(180-200mg/l)，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l，第三階段進(jìn)水水質(zhì)為北京某大學(xué)家屬區(qū)化糞池生活污水，nh4⁺-n濃度為60-80mg/l，cod為156-290mg/l，no2^--n≤0.5mg/l，no3^--n≤0.5mg/l。

具體操作如下：

1)階段一：高氨氮強(qiáng)化階段，時(shí)間125天。接種城市污水廠高氨氮連續(xù)流短程硝化厭氧氨氧化一體化中試污泥投加至短程硝化厭氧氨氧化耦合反硝化sbr反應(yīng)器，使得污泥濃度在4-6g/l。運(yùn)行方式為進(jìn)水16min、低氧曝氣180-300min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調(diào)節(jié)流量計(jì)控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃。控制曝氣時(shí)間使得曝氣結(jié)束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應(yīng)時(shí)間，反之則延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)若出水no2^—n低于1mg/l，則提高曝氣量，從而提高nh4⁺-n和tn去除負(fù)荷，但依然需控制曝氣階段溶解氧濃度在0.2-0.4mg/l之間。

保持絮體污泥齡20d，具體方式為每天從sbr反應(yīng)器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網(wǎng)篩分，顆粒污泥沖回反應(yīng)器，絮體污泥排放。

2)階段二：過渡階段，時(shí)間55天。運(yùn)行方式為進(jìn)水16min、低氧曝氣180-240min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段通過調(diào)節(jié)流量計(jì)控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃?？刂破貧鈺r(shí)間使得曝氣結(jié)束后nh4⁺-n剩余不低于20mg/l，若出水nh4⁺-n濃度低于20mg/l則縮短反應(yīng)時(shí)間，反之則延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應(yīng)器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網(wǎng)篩分，顆粒污泥沖回反應(yīng)器，絮體污泥排放。最好不要引用

3)階段三：處理城市生活污水階段。運(yùn)行方式為進(jìn)水16min、厭氧攪拌30min、低氧曝氣180-240min、缺氧攪拌60min、沉淀25min、排水5min，曝氣階段控制溶解氧0.2-0.4mg/l，溫度28-30℃?？刂破貧鈺r(shí)間在氨谷點(diǎn)出現(xiàn)前結(jié)束，使得曝氣結(jié)束后nh4⁺-n剩余不低于5mg/l，若曝氣結(jié)束后nh4⁺-n濃度低于5mg/l則縮短曝氣時(shí)間，反之則延長(zhǎng)曝氣時(shí)間。保持絮體污泥齡20d，具體方式為從sbr反應(yīng)器中取100ml混合污泥，用0.18微米篩網(wǎng)篩分，顆粒污泥沖回反應(yīng)器，絮體污泥排放。

處理城市生活污水穩(wěn)定運(yùn)行后的數(shù)據(jù)表明，出水總氮小于15mg/l。其中nh4⁺-n小于5mg/l，no2^--n小于5mg/l，no3^--n小于1.5mg/l，可達(dá)一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)。cod去除率可達(dá)75％以上。