本發(fā)明涉及一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的裝置和方法，屬于污水生物處理技術領域。它將在低do條件下進行硝化反應，并在厭氧/缺氧交替運行的環(huán)境下，利用反硝化聚糖菌(dgaos)將原水中的有機物儲存為內碳源用以進行內源反硝化，以節(jié)省曝氣量，節(jié)能降耗，并且充分利用原水中的有機物，實現(xiàn)低c/n城市生活污水的深度脫氮。

背景技術：

為了解決水體富營養(yǎng)化的問題，需要對城市生活污水進行深度脫氮處理，使其中的氮素濃度降低，達到國家一級a排放標準后排放，保證其不會對水體環(huán)境造成危害。

大部分城市生活污水處理廠都采用活性污泥法在好氧/缺氧交替運行的條件下實現(xiàn)對污水的脫氮處理。在好氧條件下發(fā)生硝化反應，在缺氧條件下發(fā)生反硝化反應，以此實現(xiàn)脫氮。然而，好氧條件下除了發(fā)生硝化反應外，原水中的有機物也會發(fā)生降解，大部分碳源被直接氧化成co2，未能進入缺氧段為反硝化提供碳源，致使后期反硝化碳源不足，反硝化不充分，脫氮不完全，特別是在低c/n城市生活污水的處理中脫氮效率更低。在這種情況下，為了保證出水效果，往往需要投加外碳源，這不僅增加了污水處理成本，也不利于可持續(xù)發(fā)展。

為了尋求更加經(jīng)濟環(huán)保的污水處理工藝，通過不斷地探索研究，一些新型脫氮工藝相繼出現(xiàn)并使用，如短程硝化耦合anammox工藝，因其具有節(jié)省曝氣量，無需碳源的優(yōu)勢得到了很大關注，成為當下污水處理的熱門工藝。然而，在低do條件下實現(xiàn)短程硝化的啟動與維持一直是該工藝的瓶頸問題，需要通過實時控制反應系統(tǒng)的溫度、srt、do、ph、基質濃度等或投加nob抑制劑來確保它的穩(wěn)定運行，這為實際應用帶來了諸多不便。通過實驗發(fā)現(xiàn)在低do的條件下依然能夠穩(wěn)定高效的實現(xiàn)全程硝化，且同樣具有降低能耗的應用前景。因此本發(fā)明提出在低do條件下實現(xiàn)全程硝化，并與在厭氧/缺氧交替運行的條件下實現(xiàn)內碳源反硝化相連結的裝置與方法，旨在節(jié)省曝氣能耗，充分利用原水中的有機物，在不添加外碳源的條件下，進一步降低污水處理能耗，提高污水脫氮效率，保證出水效果，為低c/n城市生活污水的深度脫氮提供一種更加節(jié)能經(jīng)濟有效的裝置與方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的裝置和方法。通過內源反硝化和低氧曝氣全程硝化及生物膜法相結合的污水生物處理方式，減少曝氣量，節(jié)省能耗，在不外加碳源的情況下，充分利用原水中的有機物進行反硝化，從而實現(xiàn)更加節(jié)能環(huán)保的污水深度脫氮。

一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的裝置，其組成如下：

本發(fā)明提出的裝置主體反應器包括沿進水方向依次連接的城市生活污水水箱(1)、厭氧/缺氧sbr(2)、第一中間水箱(3)、低do全程硝化sbr(4)、第二中間水箱(6)以及通過回流泵(10)連接第二中間水箱(6)和厭氧/缺氧sbr(2)的外回流管路、連接厭氧/缺氧sbr(2)和出水箱(7)的最終排水管路。

其特征在于：

所述厭氧/缺氧sbr(2)和低do全程硝化sbr(4)反應器均安裝有攪拌器(14)；在低do全程硝化sbr(4)反應器底部安裝有曝氣頭(17)，與曝氣泵(5)相連通，通過氣體流量計(18)對反應器內的曝氣強度進行調控，并通過do探頭(19)和ph探頭(20)對反應過程中的do濃度和ph值進行監(jiān)測；厭氧/缺氧sbr(2)和低do全程硝化sbr(4)反應器內均裝有海綿填料，填充比為30％—50％，使得排水比能夠達到100％；通過控制第一進水泵(8)、第二進水泵(9)、回流泵(10)使污水依次進入?yún)捬?缺氧sbr(2)、低do全程硝化sbr(4)和厭氧/缺氧sbr(2)，并通過控制第一排水閥(11)、第二排水閥(12)和第三排水閥(13)使污水依次被排入第一中間水箱(3)、第二中間水箱(6)和出水箱(7)。

一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的方法，其特征在于：

原水水箱(1)中的城市生活污水通過第一進水泵(8)進入裝有已掛好的聚糖菌生物膜海綿填料的厭氧/缺氧sbr(2)中，進行厭氧攪拌2—3h，此時反硝化聚糖菌(dgaos)吸收原水中的有機物儲存為內碳源pha，原水中的nh4⁺-n濃度基本不變，沉淀排水，排水比為100％，排水進入到第一中間水箱(3)；富含nh4⁺-n的厭氧/缺氧sbr(2)的排水接著通過第二進水泵(9)進入裝有已掛好的硝化菌生物膜海綿填料的低do全程硝化sbr(4)中，進行曝氣攪拌3—4h，由曝氣泵(5)通過曝氣頭(17)向該反應器內供氧，通過氣體流量計(18)調控曝氣強度，并通過do探頭(19)對反應器內的do濃度進行實時監(jiān)測，使其始終維持在0.3—0.5mg/l，沉淀排水，排水比為100％，排水進入第二中間水箱(6)；富含no3^--n的排水通過回流泵(10)回流至厭氧/缺氧sbr(2)中，進行缺氧攪拌3—4h，反硝化聚糖菌(dgaos)利用厭氧段儲存的內碳源pha進行內碳源反硝化，生成n2，沉淀排水，排水比為100％，排水最終進入出水箱(7)。至此，系統(tǒng)完成一個運行周期，進行下一個周期。

本發(fā)明一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的裝置和方法具有以下優(yōu)勢：

1)低氧曝氣環(huán)境下實現(xiàn)全程硝化相比于傳統(tǒng)全程硝化可減少曝氣量，節(jié)省能耗，降低運行成本。

2)相比于短程硝化，該裝置更易在低do條件下實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動與維持，不需其它輔助措施，節(jié)省運行成本。

3)充分利用原水中的有機物，不需要外加碳源，降低處理成本，適用于低c/n污水處理。

4)工藝設計簡單，操作簡便，易于控制運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置結構示意圖。

圖1中：1為城市生活污水原水水箱、2為厭氧/缺氧sbr、3為第一中間水箱、4為低do全程硝化sbr、5為曝氣泵、6為第二中間水箱、7為出水箱、8為第一進水泵、9為第二進水泵、10為回流泵、11為第一排水閥、12為第二排水閥、13為第三排水閥、14為攪拌器、15為反硝化聚糖菌生物膜填料、16為硝化菌生物膜填料、17為曝氣頭、18為氣體流量計、19為do探頭、20為ph探頭、21為do和ph在線監(jiān)測裝置。

具體實施方式

結合附圖對本發(fā)明裝置與方法進行進一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明提出的裝置主體反應器包括沿進水方向依次連接的城市生活污水水箱(1)、厭氧/缺氧sbr(2)、第一中間水箱(3)、低do全程硝化sbr(4)、第二中間水箱(6)以及通過回流泵(10)連接第二中間水箱(6)和厭氧/缺氧sbr(2)的外回流管路、連接厭氧/缺氧sbr(2)和出水箱(7)的最終排水管路。

其特征在于：

所述厭氧/缺氧sbr(2)和低do全程硝化sbr(4)反應器均安裝有攪拌器(14)；在低do全程硝化sbr(4)反應器底部安裝有曝氣頭(17)，與曝氣泵(5)相連通，通過氣體流量計(18)對反應器內的曝氣強度進行調控，并通過do探頭(19)和ph探頭(20)對反應過程中的do濃度和ph值進行監(jiān)測；厭氧/缺氧sbr(2)和低do全程硝化sbr(4)反應器內均裝有海綿填料，填充比為30％—50％，使得排水比能夠達到100％；通過控制第一進水泵(8)、第二進水泵(9)、回流泵(10)使污水依次進入?yún)捬?缺氧sbr(2)、低do全程硝化sbr(4)和厭氧/缺氧sbr(2)，并通過控制第一排水閥(11)、第二排水閥(12)和第三排水閥(13)使污水依次被排入第一中間水箱(3)、第二中間水箱(6)和出水箱(7)。

一種節(jié)能降耗強化內源反硝化耦合低do硝化深度脫氮的方法，其特征在于：

(1)反應器啟動階段：

①厭氧/缺氧sbr(2)的啟動：將污水處理廠剩余污泥接種到厭氧/缺氧sbr(2)反應器中，有效容積為10l，保持污泥濃度在2500—3500mg/l，使用配水富集反硝化聚糖菌(dgaos)。首先向厭氧/缺氧sbr(2)反應器中通入含有乙酸鈉及各種微量元素的配水進行厭氧攪拌2—3h，沉淀排水，排水比為30％—70％；接著向該反應器中通入含有硝酸鈉的配水進行缺氧攪拌3—4h，排水，排水比為30％—70％。向該反應器中投加海綿填料(15)，填充比為30％—50％，使富集后的反硝化聚糖菌(dgaos)能夠均勻充分地附著生長在填料上，完成掛膜。

其中，厭氧/缺氧sbr(2)的配水主要成分為：乙酸鈉401.5mg/l、nh4cl30mg/l、kh2po48mg/l、mgso4·7h2o50mg/l、cacl220mg/l、kcl20mg/l、mncl20.1mg/l、feso4·7h2o0.1mg/l、znso40.1mg/l.

②低do全程硝化sbr(4)的啟動：將污水處理廠剩余污泥接種到低do全程硝化sbr(4)反應器中，有效容積為10l，保持污泥濃度在2500—3500mg/l，使用配水馴化適應低do環(huán)境的硝化菌，排水比為50％—70％，進行曝氣攪拌3—4h，通過氣體流量計(18)調控曝氣強度，維持反應器內do濃度為0.3—0.5mg/l。向該反應器中投加海綿填料(16)，填充比為30％—50％，使馴化后的硝化菌能夠均勻充分地附著生長在填料上，完成掛膜。

其中，低do全程硝化sbr(4)的配水主要成分為：nh4cl250mg/l、nahco31000mg/l、k2hpo4·3h2o50mg/l、mgso4·7h2o20mg/l，每升配水中，含有0.5ml的微量元素溶液。每升微量元素溶液成分為：edta1.25g、znso4·7h2o0.55g、cocl2·6h2o0.4g、mncl2·4h2o1.275g、cuso4·4h2o0.4g、na2moo4·2h2o0.05g、cacl2·2h2o1.375g、fecl3·6h2o1.25g.

(2)反應器正常運行階段：原水水箱(1)中的城市生活污水通過第一進水泵(8)進入裝有已掛好的聚糖菌生物膜海綿填料的厭氧/缺氧sbr(2)中，進行厭氧攪拌2—3h，此時反硝化聚糖菌(dgaos)吸收原水中的有機物儲存為內碳源pha，原水中的nh4⁺-n濃度基本不變，沉淀排水，排水比為100％，排水進入到第一中間水箱(3)；富含nh4⁺-n的厭氧/缺氧sbr(2)的排水接著通過第二進水泵(9)進入裝有已掛好的硝化菌生物膜海綿填料的低do全程硝化sbr(4)中，進行曝氣攪拌3—4h，由曝氣泵(5)通過曝氣頭(17)向該反應器內供氧，通過氣體流量計(18)調控曝氣強度，并通過do探頭(19)對反應器內的do濃度進行實時監(jiān)測，使其始終維持在0.3—0.5mg/l，沉淀排水，排水比為100％，排水進入第二中間水箱(6)；富含no3^--n的排水通過回流泵(10)回流至厭氧/缺氧sbr(2)中，進行缺氧攪拌3—4h，反硝化聚糖菌(dgaos)利用厭氧段儲存的內碳源pha進行內碳源反硝化，生成n2，沉淀排水，排水比為100％，排水最終進入出水箱(7)。至此，系統(tǒng)完成一個運行周期，進行下一個周期。

以北京某小區(qū)生活污水為研究對象(cod＝180—290mg/l，nh4⁺-n＝40—75mg/l，c/n＝3.5—4.5)，對厭氧/缺氧sbr(2)，平均污泥濃度3000±250mg/l，溫度由加熱棒控制在20—25℃，排水比為60％，水力停留時間為8—12h；對低do全程硝化sbr(4)，平均污泥濃度2500±250mg/l，溫度為20—25℃，反應器內do濃度為0.3—0.5mg/l，ph為7.5—8.0，前期排水比為50％，水力停留時間為6—8h，后期排水比為70％，水力停留時間為4—6h。試驗結果表明，啟動該系統(tǒng)反應器2個月時，cod平均去除率為68.2％，nh4⁺-n平均去除率為92.2％，no3^--n平均去除率為86.5％。

以上是本發(fā)明的具體實施運行方式，便于相關技術人員的理解和本發(fā)明的實際應用，但不應受本發(fā)明說明書的限制，可根據(jù)實際情況進行適當?shù)母倪M和調整。