短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水生物處理技術領域，尤其涉及一種短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的系統和方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的持續高速發展，城市化的不斷推進，國民生活水平不斷提高，居民用水量持續增加的同時排放了大量城市生活污水，如果任由這些污水流入河流等自然水體，將會進一步加劇我國自然水體的富營養狀況，因而需要污水處理廠將這些污水處理達標后排入水體。但是傳統污水處理廠的生物脫氮工藝，普遍以硝化反硝化工藝脫除污水中的總氮，需要大量的有機物為反硝化提供電子供體，但是城市生活污水存在低C/N比的問題，污水中原有的有機物無法滿足脫氮的要求，需要投加甲醇、乙醇等外碳源以達到高效率的總氮去除，如此便增加了污水處理廠的運行費用，另外傳統處理工藝需要大量曝氣，消耗了大量的能源。在排放標準日益嚴苛的今天，急需開發低耗高效的污水處理工藝。
[0003]厭氧氨氧化菌的發現為污水處理領域的技術改革指明了方向，厭氧氨氧化工藝與傳統脫氮工藝相比存在顯著優勢:(1)與傳統工藝相比節約60%曝氣量；(2)以自養方式脫氮，不需要投加外碳源，節省費用并避免二次污染；(3)可以將原水中的碳源加以回收轉化為能源；(4)厭氧氨氧化工藝多采用顆粒污泥和生物膜的形式運行，水力停留時間短，處理負荷高，工藝占地面積小。
[0004]目前關于厭氧氨氧化污水脫氮工藝的研究，主要有以下幾個特點:(1)高氨氮研究相對比較成熟，實際工程應用也比較多；(2)低氨氮污水的厭氧氨氧化工藝研究逐漸引起各國研究人員重視，相關研究逐漸增多，但距離實際應用還有相當距離；(3)低氨氮厭氧氨氧化工藝研究的主要難點在于短程硝化的實現和穩定維持；(4)低氨氮污水尤其是城市生活污水存在水量大、水質波動大、冬季水溫較低的特點，一定程度也限制了厭氧氨氧化在城市污水處理領域的應用。
[0005]因而，現階段需要解決的一個技術問題是:如何開發一種可靠的措施，以解決現存技術中存在的問題。短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化系統利用序批式活性污泥法(SBR)反應器可控性強，易實現短程硝化的特點，并結合短程反硝化節省碳源的特點，將厭氧氨氧化應用于生活污水的深度脫氮處理中，最終以“雙短程-厭氧氨氧化”的工藝特點實現低耗高效地生活污水處理。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的系統和方法，將短程硝化、厭氧氨氧化、短程反硝化應用于城市污水處理，實現城市污水的低耗高效處理。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水系統，通過在線監測短程硝化反應器的pH值，實現短程硝化的實時控制，保證短程硝化的穩定運行;在厭氧氨氧化反應器后接短程反硝化-厭氧氨氧化反應器，利用短程反硝化和厭氧氨氧化的耦合實現出水總氮的進一步降低，同時節約反硝化所需碳源，該系統包括原水水箱、并聯運行的除有機物SBR反應器和短程硝化SBR反應器，以及短程硝化在線控制系統、第一調節水箱、厭氧氨氧化UASB反應器、第二調節水箱、短程反硝化-厭氧氨氧化UASB反應器;其中，所述原水水箱通過進水栗與除有機物SBR以及短程硝化反應器反應器相連;除有機物SBR反應器出水閥與第一調節水箱相連;短程硝化SBR反應器出水閥與第一調節水箱相連;第一調節水箱通過蠕動栗與厭氧氨氧化UASB反應器相連;厭氧氨氧化UASB反應器出水管與第二調節水箱相連;原水水箱通過超越管與第二調節水箱相連連并通過蠕動栗調節進入第二調節水箱的污水流量;第二調節水箱通過蠕動栗與短程反硝化-厭氧氨氧化UASB反應器相連。
[0007]進一步地，所述除有機物SBR反應器設有攪拌裝置、曝氣頭、氣體流量計、曝氣栗、出水管和出水閥門。
[0008]進一步地，所述短程硝化SBR反應器設有攪拌裝置、曝氣頭、氣體流量計、曝氣栗、出水管和出水閥門。
[0009]進一步地，所述短程硝化在線監測系統及反饋控制系統包括溶解氧D0傳感器、pH傳感器、pH與DO測定儀、數據信號輸入接口、計算機、數據輸出接口、執行機構、進水繼電器、出水繼電器、曝氣繼電器、電動攪拌繼電器和信號輸出接口。
[0010]進一步地，所述原水水箱為封閉箱體，設有溢流管和放空管。
[0011]進一步地，所述第一調節水箱為封閉箱體，設有溢流管和放空管。
[0012]進一步地，所述第二調節水箱為封閉箱體，設有溢流管和放空管。
[0013]進一步地，所述厭氧氨氧化UASB反應器包括三相分離器、排氣管、溢流堰和出水管。
[0014]進一步地，所述短程反硝化-厭氧氨氧化UASB反應器包括三相分離器、排氣管、溢流堰和出水管。
[0015]本發明還提供了一種短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的方法，包括:
[0016]將城市污水處理廠剩余污泥投加至除有機物SBR反應器，使反應器內污泥濃度MLSS = 2000-5000mg/L;每周期厭氧攪拌10?30min，隨后曝氣攪拌30?60min，溶解氧D0維持在2-5mg/L，之后沉淀排水，排水比在30?70 %，當除有機物SBR反應器出水C0D〈90mg/L，且硝化率〈5%，出水P〈lmg/L時，完成SBR除有機物反應器的啟動；出水排入第一調節水箱；
[0017]將城市污水處理廠剩余污泥或短程硝化污泥投加至短程硝化SBR反應器，控制反應器內污泥濃度為MLSS = 2000-5000mg/L，每周期通過蠕動栗將污水從原水水箱抽入反應器;每周期內，缺氧攪拌20?40min，之后開始曝氣攪拌，通過配備的實時控制裝置控制反應器內溶解氧D0恒定為0.5?2mg/L，在線監測反應器內pH值變化曲線，在pH值變化最低點出現，繼續曝氣20?30min后停止曝氣，開始沉淀，沉淀時間為30?60min，沉淀后排水，排水比為30 %?70 %，當短程硝化SBR反應器出水NH4+_N〈2mg/L，N02—-N積累率>80 %，完成短程硝化SBR反應器的啟動，出水排入第一調節水箱；
[0018]將厭氧氨氧化顆粒污泥或絮狀污泥投入UASB反應器，通過厭氧氨氧化作用將進水中的NH/-N與N021轉化為N2排出系統，當1^8反應器出水冊4+-咐農度〈111^/1，或勵2—-咐農度〈lmg/L，完成厭氧氨氧化UASB反應器的啟動調試；
[0019]將厭氧氨氧化顆粒污泥或絮狀污泥投入到UASB反應器，短程反硝化作用將進水中的N03—-N轉化為N02—-N，然后通過厭氧氨氧化作用將N02—-N和進水中的NH4+-N轉化為N2，當UASB反應器出水中NH/-N濃度〈lmg/L且N03.—_N〈 lmg/L，完成短程反硝化-厭氧氨氧化UASB反應器的啟動調試；
[0020]各反應器啟動成功者之后，系統正式運行，生活污水以不同水量分別進入除有機物SBR反應器、短程硝化SBR、第二調節水箱;在除有機物SBR反應器中，通過厭氧好氧過程的實現磷的釋放和吸收，實現磷的去除，其處理出水排入第一調節水箱;在短程硝化SBR反應器內，以缺氧好氧方式運行，在好氧時間段內通過在線實時控制實現污水的全部短程硝化，其出水排入第一調節水箱;通過調節除有機物SBR和短程硝化SBR的處理水量使得第一調節水箱中NH4+-N，N02—-N的質量濃度比例為1:1?1:1.3;將第一調節水箱中的污水栗入厭氧氨氧化UASB反應器并通過厭氧氨氧化作用將NH/-N和N0/-N去除，其出水排入第二調節水箱，在不斷監測第二調節水箱中NH/-N和N03—-N的濃度的基礎上通過蠕動栗調節原水水箱進入第二調節水箱污水的流量使得第二調節水箱中NH/-N和N03—-N的質量濃度比例為1:1-1.3,最終通過短程反硝化-厭氧氨氧化作用將NH4+-N和N03—-N去除。
[0021]綜上，本發明提供的短程硝化-厭氧氨氧化后接短程反硝化-厭氧氨氧化處理城市污水的系統和方法，將短程硝化、短程反硝化和厭氧氨氧化應用于生活污水的深度脫氮處理中，相較于傳統脫氮工藝，使得耗氧量降低60%，同時無需投加外碳源和中和劑，可以回收一部分能源。
[0022]將各功能菌根據生長特性和污泥齡分別在不同的系統中培養:異養菌于除有機物SBR反應器中，硝化菌于短程硝化SBR反應器中，厭氧氨氧化菌于UASB反應器中，如此，可以根據各功能菌的特點給予其最優的生長條件，避免了脫氮與除磷的污泥齡矛盾，同時避免了溶解氧和有機物對厭氧氨氧化菌的影響，各分系統的穩定保證了整體系統的高效穩定運行，實現城市污水的高效低耗處理。
[0023]利用序批式活性污泥法(SBR)反