[发明专利]利用生物强化技术联合实时控制快速实现城市生活污水稳定短程硝化的方法和装置

说明书

利用生物强化技术联合实时控制快速实现城市生活污水稳定短程硝化的方法和装置，属于低碳氮比生活污水处理领域。处理高氨氮废水的反应器第一序批式反应器中通过通过游离氨(FA)和实时控制实现短程硝化，每周期排出短程硝化污泥储存，第二序批式反应器中进行有机物和氮的去除，在缺氧段投加短程消化污泥进行生物强化并且通过长时间的缺氧联合实时控制使得AOB在反应器中迅速富集，抑制NOB，达到快速实现稳定短程硝化进行深度脱氮的目的。本发明能够快速实现稳定的短程硝化效果，节省曝气能耗，减少反硝化碳源需求，同时对于生活污水中短程硝化被破坏后的恢复与稳定也有非常良好的效果，能显著提高城市生活污水脱氮除磷的效率。

技术领域

本发明设计了利用生物强化技术联合实时控制快速实现城市生活污水稳定短程硝化的方法和装置，属于低碳氮比生活污水处理技术领域，具体通过生物强化和实时控制的方式快速实现城市生活污水稳定的短程硝化的方法。

背景技术

传统的生物脱氮除磷工艺为全程硝化反硝化过程，需要较高的曝气能耗和碳源来满足脱氮除磷的需要，短程硝化反硝化技术在实际运用的过程中可以节省约25％的曝气量，减少40％的碳源需求量，大幅缩短反应时间，并降低污泥产量。短程硝化的关键在于富集氨氧化菌(AOB)，抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)使得曝气结束后的亚硝积累率达到最高值，并能够达到长期稳定维持。

在序批式反应器中，已知的通过温度、pH值、溶解氧、污泥龄等条件的控制都能够得到较高的亚硝积累率，但是实现短程硝化启动难，需要实时检测不能过量曝气且存在稳定维持困难和破坏后难以恢复等问题。

生物强化技术(bioaugmentation)是指在废水生物处理过程中，为了增强处理系统对特定污染物的降解能力，而向处理系统中投加具有特定功能的微生物菌群、营养物或基质类似物，从而有效处理特定废水以及严苛环境下提高处理能力的一种技术。通过实验研究表明，通过生物强化技术，只需较少量的短程硝化污泥即可快速实现处理生活污水反应器中稳定的短程硝化效果，且在短程硝化被破坏后通过生物强化的方式依然能够使短程硝化得到快速的恢复。

生物强化的关键并不仅仅在于目的菌种的大量投加而在于进行生物强化后目的菌株的持留和生长，使其成为优势菌种从而达到改善整个系统功能的作用。因此，在本发明涉及中采用AOA的运行模式，并且采用在缺氧段进行氨氧化菌(AOB)投加的方式，利用长时间的缺氧时间和实时控制及时停止曝气的方法，限制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的底物及溶解氧，使其一直处于抑制状态从而实现稳定的短程硝化。

短程硝化反硝化和短程硝化厌氧氨氧化等节能降耗效果突出，应用前景广阔的技术中，短程硝化的启动和维持及破坏后的恢复是这些工艺的核心技术。因此，短程硝化技术在城市生活污水中的快速启动与维持尤为重要。

发明内容

为解决在处理城市生活污水的新型脱氮工艺中短程硝化启动难的问题，本研究提出了一种利用生物强化技术联合实时控制快速实现城市生活污水稳定短程硝化的方法和装置。低C/N比的生活污水泵入第二序批式反应器，首先进行缺氧搅拌，去除上周期剩余的氧化态氮；在好氧段进行曝气，硝化菌将生活污水中的氨氮转化为亚硝态氮，同时异养菌将生活污水中剩余的有机物去除；曝气结束后将储泥罐中的短程硝化污泥泵入第二序批式反应器，进行缺氧搅拌。亚硝酸盐氧化菌(NOB)由于长时间的缺氧时间和底物的缺少而受到抑制，氨氧化细菌(AOB)则在系统中得到快速的富集，从而形成稳定的短程硝化。

本发明通过以下技术方案来实现：