[发明专利]FNA强化污泥发酵及实现污水短程脱氮除磷的装置和方法

权利要求书

1.FNA强化污泥发酵及实现污水短程脱氮除磷的方法，所用装置设有原水箱(1)、SBR反应器(2)、中间水箱(3)、UASB反应器(4)、污泥处理反应器(5)、污泥发酵罐(6)；原水箱(1)通过原水进水泵(1.1)向SBR反应器(2)供水，SBR反应器(2)设有第一温控装置(2.1)、第一搅拌装置(2.2)、第一pH测定仪(2.6)、DO测定仪(2.7)，通过设有气体流量计(2.3)、空气阀(2.4)、空气压缩机(2.5)、曝气头(2.9)的曝气装置进行充氧，通过排水阀(2.8)出水进入中间水箱(3)，通过排泥阀Ⅰ(2.10)、排泥泵(2.11)将剩余污泥排到污泥处理反应器(5)；中间水箱(3)通过硝化液进水泵(3.1)和硝化液进水阀(3.2)与UASB反应器(4)相连接；UASB反应器(4)设置有集气装置(4.1)、出水管(4.2)、三相分离器(4.3)、加热带装置(4.4)、布水装置(4.5)、内循环泵(4.6)、内循环阀(4.7)；污泥处理反应器(5)设置有加药管(5.1)、第二搅拌装置(5.2)，通过排泥阀Ⅱ(5.3)与排泥阀Ⅲ(5.4)与污泥发酵罐(6)相连接，通过回流污泥阀(5.5)与回流污泥泵(5.6)将处理过的污泥回流到SBR反应器(2)；污泥发酵罐(6)设置有第二温控装置(6.1)、第三搅拌装置(6.2)、第二pH测定仪(6.3)，通过进泥泵(6.4)与进泥阀(6.5)将发酵污泥泵入UASB反应器(4)；

其特征在于，包括以下步骤：

1)装置启动操作如下：

1.1)SBR反应器的启动：以实际城市污水处理厂的全程硝化污泥为接种污泥注入SBR反应器(2)，控制污泥浓度为2500-4000mg/L，水力停留时间为6-8h，排水比为40％～60％，控制溶解氧为0.8～1.5mg/L，通过排放剩余污泥控制污泥龄为15～20d，剩余污泥进入污泥处理反应器(5)，利用游离亚硝酸(FNA)对亚硝酸盐氧化菌的抑制远大于对氨氧化菌的抑制来实现短程硝化，当出水亚硝酸盐累积率大于95％且持续维持15天以上时，SBR短程硝化得以实现；根据pH变化曲线，在氨氮完全反应完之前停止曝气，实现部分短程硝化，使出水亚硝/氨氮在1.3～1.5之间，部分短程硝化稳定实现；

1.2)污泥发酵罐的启动：污泥发酵罐(6)为半连续反应器，接种污泥为城市污水处理厂二沉池排泥，污泥停留时间SRT在10～20天，控制pH在9～10，污泥处理反应器(5)中经FNA预处理的剩余污泥排入污泥发酵罐(6)，根据SRT将发酵污泥通过进泥泵(6.4)和进泥阀(6.5)泵入UASB反应器(4)；

1.3)UASB反应器的启动：接种污泥为城市污水厌氧氨氧化反应器污泥与二沉池排泥混合物，体积比为5:1～10:1，以保证厌氧氨氧化菌的优势地位；水力停留时间3-5h，污泥停留时间10-20d，进水采用NH₄⁺-N/NO₂^--N浓度比为1：1.3的人工配水，起始TN浓度为20mg/L并以20mg/L的梯度逐步增大氮负荷直到60mg/L，每次增大氮负荷的时间点是自养脱氮率超过95％且持续维持15天以上，最后完成对厌氧氨氧化驯化处理；进水采用NH₄⁺-N/NO₂^--N质量浓度比为1：1.3且TN为60mg/L的人工配水，同时投加乙酸钠作为反硝化碳源使SCOD浓度为100-150mg/L，当TN去除率高于90％且持续维持15天以上时，厌氧氨氧化和反硝化的耦合成功实现；以污泥发酵混合物取代乙酸钠作为反硝化的碳源使SCOD浓度继续维持在100-150mg/L，当TN去除率高于90％且持续维持15天以上时，实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合；

2)运行调节时操作如下：生活污水与经FNA处理的剩余污泥一同进入SBR反应器(2)，SBR反应器(2)先进行缺氧搅拌1～1.5h，再启动空气压缩机(2.10)，调节空气阀(2.9)和气体流量计(2.8)进行曝气，控制溶解氧为0.8～1.5mg/L，SBR反应器(2)进行部分短程硝化反应，部分氨氮转化为亚硝态氮，根据实时控制pH变化曲线确定曝气时间，使出水氨氮在8～12mg/L，亚硝在10～15mg/L；SBR反应器出水进入中间水箱(3)，所排剩余污泥至污泥处理反应器(5)，通过向污泥处理反应器(5)投加亚硝酸钠，使其内亚硝酸盐浓度为300～1000mg/L，并通过投加酸或碱来控制pH为5.5～6.0，污泥处理时间为12～24h；处理完的污泥30～40％回流到SBR反应器(2)，60～70％进入污泥发酵罐(6)；污泥发酵混合物与硝化出水一同从UASB反应器(4)底部泵入，UASB反应器温度控制在28～32℃，水力停留时间3～5h，处理后出水通过出水管排出。