[发明专利]一种基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮的装置和方法

说明书

一种基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮装置和方法属于污水生物处理技术领域。所述装置包括城市污水原水箱、脱氮反应器和在线控制系统。城市污水由原水箱通过进水泵进入脱氮反应器，首先开始厌氧运行，将污水中的有机物转化为内碳源贮存到微生物体内；而后进入低氧运行阶段，控制溶解氧浓度为0.2‑0.5mg/L，发生短程硝化厌氧氨氧化反应；当反应器内溶解氧浓度开始升至1.0mg/L时，停止曝气，进入缺氧阶段，发生内源反硝化耦合厌氧氨氧化；再进入短时沉淀，通过沉淀选择压形成颗粒污泥，最后排水完成一个周期的运行。该方法具有出水总氮浓度低、能量消耗低及运行稳定等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮装置与方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

我国今年来城镇化进程不断加快，城市居民不断增加，使得城市污水量不断增加。为了控制污染物排放对水体产生的污染，我国今年来大规模兴建了城市污水处理厂，主要用于控制污水中的有机污染物、氮和磷等的排放。目前的城市污水处理厂大都采用传统生物脱氮技术，该技术具有能耗高、污泥产量大等缺点，因此开发高效低能耗脱氮技术具有重要的意义。

厌氧氨氧化技术是一种新型污水生物脱氮技术，该技术具有能耗低、产泥量少等特点，但该技术目前主要应用于高氨氮废水处理。限制厌氧氨氧化脱氮技术应用于城市污水处理厂的主要瓶颈是控制污泥中亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长繁殖，从而可以产生亚硝酸盐为厌氧氨氧化提供底物。已有研究发现颗粒污泥和絮体污泥共存的污水厌氧氨氧化脱氮系统中，硝化菌包括氨氧化菌(AOB)和NOB主要存在于絮体污泥，另外一部分AOB 和NOB存在于颗粒污泥外层；厌氧氨氧化菌则主要存在于颗粒污泥中。因此通过形成颗粒污泥，避免絮体污泥的存在可大幅减少NOB的数量；另外通过后置缺氧实现内源短程反硝化厌氧氨氧化脱氮，实现稳定的污水厌氧氨氧化自养脱氮。

发明内容

为了推动厌氧氨氧化技术在城市污水处理中的应用，基于上述分析，提出一种基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮装置与方法。

本发明的技术方案为：一种基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮装置，其特征在于，设有城市污水原水箱1、脱氮反应器2和在线控制装置3；城市污水原水箱1通过进水泵1.1与脱氮反应器2相连，脱氮反应器2高径比为15-30；脱氮反应器设有回流泵2.1、曝气泵2.2、溶解氧在线传感器2.3、排水阀2.4、三相分离器2.5和回流管2.6；溶解氧在线传感器 2.3的数据传输至在线控制装置3，该装置由PLC可编程控制器和电机控制柜构成，可根据溶解氧浓度和设定的运行程度控制曝气泵2.2、进水泵1.1、回流泵2.1和排水阀2.4。

基于颗粒污泥的城市污水厌氧氨氧化自养脱氮方法，其特征在于包含以下步骤：

1)接种城市污水厂活性污泥投加至脱氮反应器2，使污泥浓度MLSS 达到3000-4000mg/L；

2)启动进水泵将城市污水从原水箱输送到脱氮反应器2，进水 3-10min后停止进水泵；而后启动回流泵，进入厌氧段；厌氧运行1-3h后，启动曝气泵；控制恒定曝气量，使反应器内溶解氧浓度为0.2-0.5mg/L；当溶解氧浓度升至1.0mg/L，并保持溶解氧浓度大于1.0mg/L的时间超过2 min时，停止曝气泵，进入缺氧段；缺氧运行1-3h，停止回流泵，进入沉淀段；沉淀时间为1-5min，从而培养出颗粒污泥；沉淀结束后开启排水阀 (2.4)，通过控制排水时间，使反应器排水比为30％-80％；而后设置一定的闲置时间，完成一个运行周期；整个周期的时间为6-12h；通过调控回流比，使反应器内水的上升流速维持在2-15m/h，保证反应器内颗粒污泥良好的流化状态。

技术原理：