一種實現城市污水一體化厭氧氨氧化自養脫氮的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水生物處理技術領域，尤其涉及一種實現城市污水一體化厭氧氨氧化自養脫氮的系統和方法。
【背景技術】
[0002]氮素含量是水質控制的重要指標。氮素污染的加劇也是近年來引起我國湖泊、河流以及近海等水域水華和赤潮大規模爆發的重要因素之一，因此引起了人們的廣泛關注。傳統廢水處理的氨氮脫除一般是通過硝化和反硝化過程實現，但這一過程需要大量曝氣、額外投加有機碳源和堿度，投資和運行費用高昂，而且還會產生二次污染。厭氧氨氧化脫氮是上世紀90年代發展起來的一種新型高效生物脫氮技術。與傳統生物脫氮技術相比厭氧氨氧化反應途徑較短，不需要堿度補償和投加有機碳源，從而節約了大量的能源和物料，節省運行成本，給我國目前污水處理界面臨的低碳氮比廢水脫氮難、能耗高、污泥產量大等問題帶來了曙光。因此，吸引了國內外學者的廣泛研究。
[0003]厭氧氨氧化是指在厭氧或缺氧條件下，微生物直接以N02—為電子受體，以NH4+為電子供體，將兩種氮素同時轉化為氮氣的生物反應過程，這個過程產生的能量可使厭氧氨氧化菌在厭氧條件下生存。厭氧氨氧化技術是目前已知的最經濟的生物脫氮技術，與傳統的硝化反硝化技術相比，具有需氧量低，運行費用低和不需要外加碳源等優點。
[0004]厭氧氨氧化技術是目前已知最經濟的生物脫氮技術，這是由于它的技術特點所決定的。原因在于:①在厭氧氨氧化過程中，由于厭氧氨氧化菌是自養菌，C02或碳酸鹽是其生長所需的無機碳源，所以NH4+-N的氧化無需O2參與，同時NO2--N的還原也無需有機碳源，這將大量降低污水好氧生物脫氮的運行費用;②厭氧氨氧化微生物的增長率(倍增時間為Ild)與產率(0.118[￥55]/^[圓+])是非常低的，故污泥產量低，然而氮的轉化率卻為0.251!^[幻/(mg[SS].d)，與傳統的好氧硝化相當。
[0005]但厭氧氨氧化技術目前還未能在工程實踐中得到廣泛應用，主要原因在于:①厭氧氨氧化技術實驗研究所采用的污水大多為人工配水，與實際污水的水質存在較大的差距;②在厭氧氨氧化反應運行初期污泥容易流失，使富集厭氧氨氧化菌和穩定運行較為困難。
[0006]因而，現階段需要解決的一個技術問題是:如何能夠提出一種有效的措施，通過一體化厭氧氨氧化自養脫氮工藝處理城市污水，使厭氧氨氧化技術能夠成功應用在實際的城市生活污水中，以及在厭氧氨氧化反應運行初期能夠較多富集厭氧氨氧化菌和穩定運行反應器，使污泥不易流失。

【發明內容】

[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種一體化厭氧氨氧化自養脫氮處理城市污水的系統和方法，將除碳除磷、短程硝化、厭氧氨氧化應用于實際城市污水處理，實現城市污水的高效節能處理。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種一體化厭氧氨氧化自養脫氮處理城市污水的系統，通過生活污水首先經過生物除碳除磷反應器進行有機物及磷的去除，保證后續一體化厭氧氨氧化的穩定運行;在厭氧氨氧化反應器中放置適量的生物膜填料，保證厭氧氨氧化菌的污泥濃度。該系統包括原水水箱、生物除碳除磷反應器、中間水箱、一體化厭氧氨氧化升流式反應器及其在線控制及檢測系統;其中，所述原水水箱通過蠕動栗生物除碳除磷反應器相連;生物除碳除磷反應器出水閥通過出水管與中間水箱相連；中間水箱通過蠕動栗與一體化厭氧氨氧化升流式反應器相連;且一體化厭氧氨氧化升流式反應器中附有一定量的聚乙烯生物膜填料。
[0009]一種實現城市污水一體化厭氧氨氧化自養脫氮的裝置，其特征在于:
[0010]包括城市污水原水水箱、生物除碳除磷反應器、中間水箱和一體化自養脫氮升流式反應器;城市污水原水水箱通過蠕動栗與生物除碳除磷反應器相連接;所述生物除碳除磷反應器設有攪拌器、曝氣頭、氣體流量計、曝氣栗、進水管、出水管、和出水閥;生物除碳除磷反應器出水閥通過出水管與中間水箱相連；中間水箱通過蠕動栗與一體化自養脫氮升流式反應器進水管相連;其中，所述一體化自養脫氮升流式反應器包括進水管、出水管、三相分離器、排氣管;一體化自養脫氮升流式反應器中設有聚乙烯生物膜填料，其填充體積比為30%-40%;—體化厭氧氨氧化自養脫氮實時控制系統包括pH與DO傳感及測定儀、數據信號輸入及輸出接口、進出水繼電器、曝氣繼電器、電動攪拌器繼電器。
[0011]進一步，所述原水水箱及中間水箱為封閉箱體，設有溢流管和放空管。
[0012]—種實現城市污水一體化厭氧氨氧化自養脫氮的方法，其特征包括如下步驟:
[0013]I)系統啟動階段:生物除碳除磷反應器接種城市污水廠二沉池的剩余排放污泥，使得污泥濃度在2000-5000mg/L; —體化自養脫氮升流式反應器接種處理城市污水穩定運行的短程硝化污泥，使得污泥濃度在2000-5000mg/L;從穩定運行的厭氧氨氧化反應器中內取一定量的厭氧氨氧化顆粒污泥或絮狀污泥進行接種，污泥濃度在5000-8000mg/L，并在體化自養脫氮升流式反應器中放入聚乙烯生物膜填料進行掛膜，填充比為30 %-40 當體化自養脫氮升流式出水NH/-N濃度< lmg/1或NO〗—-N濃度< lmg/L的時間達10天以上時，完成啟動；
[0014]2)系統運行階段:①生物除碳除磷反應器的運行方式為:邊厭氧攪拌邊進水10-30min，再進行好氧曝氣40-60min，以完成原水中可降解⑶D的去除；反應結束后沉淀30-50min，排水比為50%~70% ,污泥齡控制在2_5天，溶解氧濃度控制在0.5_2mg/L，出水排入中間水箱;②一體化自養脫氮升流式反應器的運行方式為:由中間水箱進水，通過氣體轉子流量計調整曝氣量，使溶解氧濃度控制在0.5-lmg/L，控制曝氣為間歇曝氣，每曝氣10-20min后停止40_50min，之后再開始曝氣10_20min后停止40_50min，如此曝氣、停止循環往復;一體化自養脫氮升流式反應器連續出水，通過出水閥排出；一體化自養脫氮升流式反應器水力停留時間為20-40min;
[0015]若一體化自養脫氮升流式反應器反應器出水氨氮濃度高于5mg/L，需將系統曝氣時間增長至高于20min;當反應器出水氨氮濃度再次低于5mg/L時，再將系統曝氣時間調回到10-20min。
[0016]系統正式運行之后，城市污水在此裝置中的處理流程為:污水進入原水水箱，通過蠕動栗使原水進入生物除碳除磷反應器，邊進水邊厭氧攪拌以進行釋磷過程;隨后生物除碳除磷反應器進行好氧曝氣，除去水中的可降解有機物同時進行吸磷過程，從而使磷在污泥中富集;生物除碳除磷反應器的出水進入中間水箱，該中間水箱起到儲存足夠水量以供一體化厭氧氨氧化自養脫氮升流式反應器連續進水的作用;原水經除碳除磷后經蠕動栗進入一體化自養脫氮升流式反應器，由曝氣栗進行間歇曝氣，控制溶解氧濃度在lmg/L以下，使反應器中氨氧化菌(AOB)將NH/-N部分短程硝化為NO〗—-N的同時厭氧氨氧化菌利用NH4+-N和N02—-N進行厭氧氨氧化反應生成他排出系統。通過上述過程最終將有機物、磷及氮從污水中高效去除。
[0017]綜上，本發明具有的優點如下:
[0018]I)本發明提供的一體化厭氧氨氧化自養脫氮處理城市污水的系統和方法，將生物除碳除磷、短程硝化和厭氧氨氧化應用于生活污水的深度脫氮處理中，相對于傳統脫氮工藝，降低了60%以上的曝氣量，同時無需投加外碳源和中和劑，操作簡單，脫氮效率高。
[0019]2)將兩種不同的菌類根據生長特性和污泥齡分別在不同的系統中培養:異養菌于生物除碳除磷反應器中，自養菌即短程硝化菌及厭氧氨氧化菌于升流式反應器中，這樣就可以根據每種菌類的特點使其置于最佳生長條件下，避免了脫氮和除磷的污泥齡矛盾，保證了各個系統的高效穩定運行，實現城市污水的深度脫氮。
[0020]3)生物除碳除磷采用SBR反應器，運行方式靈活，脫氮除磷效果好，耐沖擊負荷，處理能力強，且可以有效的防止污泥膨脹。
[0021]4)—體化厭氧氨氧化脫氮采用升流式反應器，污泥濃度高，處理能力強，并采用聚乙烯生物膜填料的形式富集了厭氧氨氧化菌，有效的減少了厭氧氨氧化菌的流失，且無混合攪拌設備，低溶解氧間歇曝氣，節能高效。
[0022]5)本發明采用一體化厭氧氨氧化自養脫氮工藝，脫氮過程中無Ν0、Ν20等有害氣體生成，綠色環保。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明系統的結構示意圖。
[0024]如圖所示，I為生活污水原水水箱、2為生物除碳除磷反應器、3為中間水箱、4為一體化厭氧氨氧化自養脫氮升流式反應器；I.I為生活污水原水水箱溢流管、I.2為生活污水原水水箱放空管;2.1為進水栗、2.2為攪拌槳、2.3為攪拌器、2.4為曝氣頭、2.5為氣體轉子流量計、2.6為氣栗、2.7為pH測定儀、2.8為DO測定儀、2.9為pH和DO測定儀、2.10為放空閥、2.11為出水閥；3.1為中間水箱溢流管、3.2為中間水箱放空管;4.1為進水栗、4.2為放空管、4.3為三相分離器，4.4為排氣管4.5為pH測定儀、4.6為DO測定儀、4.7為pH和DO測定儀、4.8為電腦主機及顯示器、4.9為執行機構、4.10為執行機構信號輸出接口、4.11為聚乙烯生物膜填料、4.12為曝氣頭、4.13為氣體轉子流量計、4.14為氣栗。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和應用實例對本發明做進一步說明。
[0026]所述的一體化厭氧氨氧化自養脫氮處理城市污水系統所用裝置由城市污水原水水箱、生物除碳除磷反應器、中間水箱和一體化自養脫氮升流式反應器及其在線監測及反饋系統組成;城市污水原水水箱設有原水水箱溢流管和原水水箱放空管;城市污水原水水箱通過蠕動栗與生物除碳除磷反應器相連接;生物除碳除磷反應器設有氣栗、氣體轉子流量計、曝氣頭、攪拌器、PH和DO測定儀、反應器放空管和反應器出水閥；生物除碳除磷反應器出水閥通過出水管與中間水箱相連；中間水箱設有中間水箱溢流管、中間水箱放空管；中間