[发明专利]反硝化脱氮除磷处理高氨氮厌氧氨氧化出水和生活污水的装置和方法

权利要求书

1.反硝化脱氮除磷处理高氨氮厌氧氨氧化出水和生活污水的装置，其特征在于，包括：高氨氮进水水箱（1）、一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）、沉淀池（3）、生活污水进水水箱（4）、反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）、出水水箱（6），以及厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）；其中，高氨氮进水水箱（1）通过第一进水泵（2.1）与一体化短程硝化和厌氧氨氧化反应器（2）相连接；一体化短程硝化和厌氧氨氧化反应器（2）出水阀与沉淀池（3）相连接；沉淀池（3）放空管通过污泥回流泵（2.12）与一体化短程硝化和厌氧氨氧化反应器（2）污泥回流管相连接；沉淀池（3）通过第二进水泵（5.2）与反硝化除磷脱氮反应器（5）相连接；生活污水进水水箱（4）通过第三进水泵（5.1）与反硝化除磷脱氮反应器（5）相连接；反硝化除磷脱氮反应器（5）出水管与出水水箱（6）相连接；

所述一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）内置有第一搅拌器（2.2）、第一搅拌桨（2.3）、第一曝气头（2.7）、加热装置（2.8）、第一出水阀（2.9）、污泥回流阀（2.10）、第一取样口（2.11）、pH和温度传感器（2.14）、第一DO传感器（2.15）；

所述反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）内置有第二搅拌器（5.3）、第二搅拌桨（5.4）、第二曝气头（5.8）、第二出水阀（5.9）、排泥阀（5.10）、第二取样口（5.12）、pH传感器（5.14）和第二DO传感器（5.15）；

所述厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）包括计算机（7.1）和可编程过程控制器（7.2），可编程过程控制器（7.2）内置信号转换器AD转换接口（7.3）、信号转换器DA转换接口（7.4）、第一进水继电器（7.5）、第一曝气继电器（7.6）、温度数据信号接口（7.7）、第一搅拌器继电器（7.8）、第一pH和DO数据信号接口（7.9）、第一出水继电器（7.10）、污泥回流继电器（7.11）、第二进水继电器（7.12）、第三进水继电器（7.13）、第二曝气继电器（7.14）、第二搅拌器继电器（7.15）、第二出水继电器（7.16）和排泥继电器（7.17）、第二pH和DO数据信号接口（7.18）；其中，可编程过程控制器（7.2）上的信号转换器AD转换接口（7.3）通过电缆线与计算机（7.1）相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给计算机（7.1）；计算机（7.1）通过信号转换器DA转换接口（7.4）与可编程过程控制器（7.2）相连接，将计算机（7.1）的数字指令传递给可编程过程控制器（7.2）；第一进水继电器（7.5）与第一进水泵（2.1）相连接；第一曝气继电器（7.6）与第一电磁阀（2.5）相连接；温度数据信号接口（7.7）通过传感器导线与加热装置（2.8）相连接；第一搅拌器继电器（7.8）与第一搅拌器（2.2）相连接；第一pH和DO数据信号接口（7.9）通过传感器导线与第一pH和DO测定仪（2.13）相连接；pH和温度传感器（2.14）、DO传感器（2.15）分别通过传感器导线与第一pH和DO测定仪（2.13）相连接；第一出水继电器（7.10）与第一出水阀（2.9）相连接；污泥回流继电器（7.11）与污泥回流阀（2.10）相连接；第二进水继电器（7.12）和第三进水继电器（7.13）分别与第二进水泵（5.2）和第三进水泵（5.1）相连接；第二曝气继电器（7.14）与第二电磁阀（5.6）相连接；第二搅拌器继电器（7.15）与第二搅拌器（5.3）相连接；第二出水继电器（7.16）和排泥继电器（7.17）分别与第二出水阀（5.9）和排泥阀（5.10）相连接；第二pH和DO数据信号接口（7.18）通过导线与第二pH和DO测定仪（5.13）相连接；pH传感器（5.14）和第二DO传感器（5.15）分别通过传感器导线与第二pH和DO测定仪（5.13）相连接。

2.应用权利要求1所述的反硝化脱氮除磷处理高氨氮厌氧氨氧化出水和生活污水的装置的方法，其特征在于，包括以下内容：

1）系统启动：将短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按体积比2:1混合后投加至一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2），使反应器内活性污泥浓度达到3000～5000mg/L；将城市污水厂剩余污泥或具有脱氮除磷性能的活性污泥投加到反硝化除磷脱氮SBR反应器（5），使接种后反应器内活性污泥浓度达到2500～4000mg/L；

2）运行时调节操作如下：

一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）启动时，将反应器内温度控制在30±1℃，通过投加0.1mol/L的HCl将进水pH控制在7.5±0.01；在每个运行周期先将经除碳处理后的污泥消化液由高氨氮进水水箱（1）经第一进水泵（2.1）抽入一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2），此时进水游离氨FA浓度为4～10mg/L，随后进行低氧曝气搅拌10～60min，并通过厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）控制反应器内DO浓度为0.3～0.5mg/L，而后缺氧搅拌30～120min；此后低氧曝气搅拌和缺氧搅拌交替，当低氧曝气搅拌时pH值曲线出现拐点时停止低氧曝气搅拌，再缺氧搅拌直至NO₂^--N＜1mg/L；最后，沉淀排水，排水比为40～60%，出水排入沉淀池（3）；

一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）启动时，为防止污泥流失需进行污泥回流，出水排入沉淀池（3）并沉淀1天后，并当污泥累积大于1L时，启动污泥回流泵（2.12），将沉淀池（3）中的剩余污泥全部回流至一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）；

当一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）出水NH₄⁺-N＜1mg/L，NO₂^--N＜1mg/L时，完成一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）的启动；此时，一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）出水NO₃^--N与进水NH₄⁺-N的质量浓度比为0.1～0.13；

反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）启动时，污泥龄为10～20d，水力停留时间HRT为6～18h；每周期通过第三进水泵（5.1）将生活污水从生活污水进水水箱（4）抽入反应器，厌氧搅拌60～180min；然后，通过第二进水泵（5.2）将一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）的出水从沉淀池（3）抽入反应器，缺氧搅拌30～180min，当缺氧搅拌时pH值曲线出现拐点时停止缺氧搅拌；之后，再曝气搅拌30～180min，并通过厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）控制反应器内DO浓度为2±0.2mg/L，当曝气搅拌时NH₄⁺-N＜5mg/L时停止曝气搅拌；最后，沉淀排水，排水比为40～60%；

当反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）出水P＜1mg/L，TN＜15mg/L时，完成反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）的启动；

一体化短程硝化和厌氧氨氧化反应器（2）和反硝化脱氮除磷反应器（5）均成功启动后，系统进入正式运行阶段：

一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）运行时，通过投加0.1mol/L的HCl将一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）进水pH值控制在7.5±0.01，每周期进水结束后进行低氧曝气搅拌10～60min，并通过厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）控制反应器内DO浓度为0.3～0.5mg/L，而后缺氧搅拌30～120min，此后低氧曝气搅拌和缺氧搅拌交替，当低氧曝气搅拌时pH值曲线出现拐点时停止低氧曝气搅拌，再缺氧搅拌至NO₂^--N＜1mg/L，沉淀排水，排水比为40～60%；正式运行阶段，不再对一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）内温度值进行调控，并且关闭污泥回流泵（2.12），不再对沉淀池（3）中的污泥进行回流；

反硝化除磷脱氮SBR反应器（5）运行时，污泥龄控制在10～20d，水力停留时间HRT为6～18h，每周期生活污水进水结束后，厌氧搅拌60～180min，然后将一体化短程硝化和厌氧氨氧化SBR反应器（2）的出水从沉淀池（3）抽入反硝化除磷脱氮SBR反应器（5），缺氧搅拌30～120min，当缺氧搅拌时pH值曲线出现拐点时停止缺氧搅拌，而后通过厌氧氨氧化和反硝化除磷在线监测和反馈控制系统（7）控制反应器内DO浓度为2±0.2mg/L并曝气搅拌30～180min，当曝气搅拌时NH₄⁺-N＜5mg/L时停止曝气搅拌，沉淀排水，排水比为40～60%。