[发明专利]一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮装置及其使用方法

权利要求书

1.一种多级O/A厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于：其包括储存高氨氮污水的原水箱(1)、多级O/A生化反应器(2)、沉淀池(3)；其中，所述原水箱(1)的底部设有放空管(1.1)，原水箱的顶部设有溢流管(1.2)，所述原水箱的放空管上设有阀门；所述原水箱(1)通过进水泵(1.3)与所述生化反应器(2)的进水管相连通；所述多级O/A生化反应器(2)包括自左向右依次设置的第一缺氧区(2.1)、第一好氧区(2.2)、第一红菌区(2.3)、第二好氧区(2.4)、第二红菌区(2.5)、第三好氧区(2.6)、第三红菌区(2.7)、第四好氧区(2.8)、第二缺氧区(2.9)和第五好氧区(2.10)；所述第一缺氧区设有搅拌器(2.11)，所述第二缺氧区设有搅拌器(2.11)、碳源投加装置(2.19)和碳源储存装置(2.20)；所述碳源投加装置与碳源存储装置相连接；第一好氧区、第二好氧区、第三好氧区、第四好氧区、第五好氧区的底部均设置有用于持续曝气的微孔曝气盘(2.15)；所述第一红菌区、第二红菌区、第三红菌区内均设置有固定支架，所述固定支架上挂设有厌氧氨氧化生物膜的海绵填料(2.13)，所述第一红菌区、第二红菌区、第三红菌区的底部均采用穿孔持续曝气(2.16)方式用于低溶解氧条件下活性污泥的悬浮；第一好氧区、第二好氧区、第三好氧区、第四好氧区、第五好氧区、第一红菌区、第二红菌区、第三红菌区均连接有加热装置(2.12)、鼓风机(2.18)、气体流量计(2.16)；所述鼓风机分别与微孔曝气盘相和穿孔曝气管连接；所述气体流量计与鼓风机相连接；所述第四好氧区(2.8)通过污泥内回流泵(2.17)与第一缺氧区(2.1)相连；所述沉淀池设置有上清液排放管、出水管路(3.1)和污泥回流管；所述上清液排放管和出水管路均位于沉淀池的中上方；所述污泥回流管上设有排泥阀(3.3)。

2.根据权利要求1所述的一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮装置，其特征在于：所述第一缺氧区的搅拌器设有用于调节搅拌速率的调速器，所述进水管设置于第一缺氧区；所述第一缺氧区还设置有污泥外回流管及污泥内回流管；所述污泥内回流管通过污泥内回流泵(2.17)与所述第四好氧区相连接；所述污泥外回流管通过污泥外回流泵与沉淀池的污泥回流管相连接。

3.根据权利要求1所述的一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮装置，其特征在于：该装置还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器、温度传感器、氧浓度传感器、氮浓度传感器、流量传感器、存储器；所述温度传感器分别设置于第一好氧区、第二好氧区、第三好氧区、第四好氧区、第五好氧区、第一红菌区、第二红菌区、第三红菌区用于检测好氧区或者红菌区内的实时的温度信号，并将实时温度信号发送至控制器；所述流量传感器设置于进水管、内回流管、外回流管及出水管路上用于实时监测进水管、内回流管、外回流管、出水管路上的流量信号，并将实时流量信号发送至控制器；所述氧浓度传感器设置于第一好氧区、第二好氧区、第三好氧区、第四好氧区、第五好氧区用于检测好氧区内的实时氧浓度信号，并将实时的氧浓度信号发送至控制器；所述氮浓度传感器设置于出水管路上用于实时检测氮浓度信号，并将检测的氮浓度信号发送至控制器；所述气体流量计还与控制器相连接，并将实时检测的气体流量信号发送至控制器；控制器将接收到的实时温度信号、流量信号、氧浓度信号、氮浓度、气体流量信号经数据转换后与存储器的相应阈值进行比较，并将比较的结果存储于存储器中；所述控制器还分别与加热装置、进水泵、污泥内回流泵、鼓风机控制连接。

4.根据权利要求3所述的一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮装置，其特征在于：所述自动控制系统还包括与控制器通过网络连接的无线收发器；所述无线收发器通过网络还与云服务器相连接；所述云服务器还通过网络与远程监控中心或者智能移动终端无线通讯连接；所述网络为2G、3G、4G、5G或者wifi网络。

5.根据权利要求4所述的一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮装置，其特征在于：所述自动控制系统还包括与控制器相连接的信号异常报警器；所述控制器根据比较的结果控制信号异常报警器发出报警提示信号；所述报警提示信号包括灯光闪烁和/或提示音。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的一种多级O/A厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮工艺的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：

1)接种污泥：多级O/A生化反应器按照体积比1:1接种稳定运行的高氨氮污水处理系统排放的短程硝化污泥，使得絮体污泥浓度在4-5g/L；并从稳定运行的高氨氮污水厌氧氨氧化反应器内取生物膜填料接种至红菌区，填料填充比为5％-8％；

2)反应器启动：

①开启进水泵，将高氨氮污水从原水箱引至第一缺氧区；第一缺氧区的搅拌器开启，促进泥水混合，强化传质，活性污泥吸附降解进水中的有机物，以回流污泥中硝酸盐作为电子受体，发生反硝化反应，进水量根据反应器出水水质效果进行调整；

②混合液随后进入到交替设置的好氧区和红菌区内，好氧区和红菌区内设有加热装置，保持温度在30℃-40℃；鼓风机开启，调整曝气管路的阀门进行曝气，控制反应器第一、第二、第三、第四和第五好氧区内的溶解氧在1-2mg/L，实现短程硝化，但生成的亚硝浓度需控制在70mg/L以下，防止对系统微生物产生抑制作用；混合液进入到第四好氧区时通过污泥回流泵将混合液回流至第一缺氧区，促进反硝化脱氮，回流比为100％；混合液进入到第五好氧区时可通过曝气进一步提高系统氨氮去除率和COD去除率；

③混合液进入到第一红菌区、第二红菌区和第三红菌区，红菌区通过穿孔曝气，促进泥水混合，同时通过气体流量计调整曝气量，保持红菌区内溶解氧在0.5mg/L以下，pH在7.0以上，利用进水中氨氮和好氧区产生的亚硝，进行厌氧氨氧化反应，实现系统的总氮去除；

④在第二缺氧区活性污泥通过外加碳源发生反硝化反应，进一步提高系统总氮去除率，控制溶解氧低于0.2mg/L；

⑤混合液随后进入到沉淀池，活性污泥混合液在沉淀池进行泥水分离，上清液溢流出水作为最终出水，沉淀池底部浓缩污泥通过污泥回流泵分别回流至缺氧区，污泥回流比为100％；

3)反应器稳定运行：通过定期监测系统内运行参数和水质参数数据，判断系统的运行情况，同时调整曝气量、污泥回流量及排泥量；当每个好氧区的溶解氧浓度高于2mg/L时或第五好氧区氨氮浓度低于1mg/L时，降低每个好氧区的曝气量；当每个好氧区的溶解氧度浓度低于1mg/L时或第五好氧区氨氮浓度高于10mg/L，提高每个好氧区的曝气量；当第一缺氧区的硝酸盐浓度高于5mg/L时，降低向第一缺氧区的污泥回流比例，当第二缺氧区的硝酸盐浓度高于10mg/L，增加第二缺氧区碳源投加量。