[发明专利]一种以颗粒有机物为碳源实现氮素去除的两段式水解酸化短程反硝化厌氧氨氧化工艺

权利要求书

1.一种以颗粒有机物为碳源实现氮素去除的两段式水解酸化短程反硝化厌氧氨氧化工艺，其特征在于：所用装置包括进水箱，序批式水解酸化原位短程反硝化反应器，颗粒有机物储备罐，中间水箱，序批式厌氧氨氧化反应器，出水箱，PLC控制柜和PLC自动控制系统；

其中进水箱(1)设置有进水箱放空阀(1.1)以及进水箱溢流管(1.2)，通过第一进水管(1.3)和第一进水泵(1.4)与序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)相连，序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中设置有第一加热棒(2.1)，第一机械搅拌装置(2.2)以及DO/pH在线监测装置(2.3)，通过第一电磁排水阀(2.4)与第一出水管(2.5)与中间水箱(4)相互连接起来；中间水箱(4)设置有中间水箱溢流管(4.1)以及中间水箱放空阀(4.2)，通过第三进水管(4.3)和第三进水泵(4.4)与序批式厌氧氨氧化反应器(5)相连接，颗粒有机物储备罐(3)内有磁子(3.2)，放置于磁力搅拌器(3.1)上，并通过第二进水管(3.3)以及第二进水泵(3.4)将颗粒有机物泵入序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中，序批式厌氧氨氧化反应器(5)中设置有第二加热棒(5.1)，第二机械搅拌装置(5.2)以及DO/ORP/pH在线监测装置(5.3)，通过第二电磁排水阀(5.4)以及第二出水管(5.5)与出水箱(6)相互连接；

包含以下步骤：

(1)初期系统中各反应器启动阶段：

①序批式厌氧氨氧化反应器(5)的启动阶段：

序批式厌氧氨氧化反应器(5)的种泥是粒径在8～12mm的厌氧氨氧化颗粒污泥，设置排水比为60％，运行方式是缺氧搅拌，通过第二加热棒(5.1)控制反应器运行时的温度为30±2℃，以含有质量浓度为110～120mg/L的氯化铵和质量浓度为145～150mg/L的亚硝酸钠的废水来启动厌氧氨氧化过程，设定第一阶段进水中的NH₄⁺-N和NO₂^--N的质量浓度均为30±5mg/L，待每阶段序批式厌氧氨氧化反应器(5)进出水总无机氮即TIN质量浓度之差与进水TIN质量浓度的比值高于0.8时，TIN质量浓度的计算公式为TIN＝NH₄⁺-N+NO₂^--N+NO₃^--N；以10mg/L为基质的质量浓度梯度，逐步提升进水中NH₄⁺-N和NO₂^--N的质量浓度，直至最后一阶段进水中的NH₄⁺-N和NO₂^--N的质量浓度为50±5mg/L时，序批式厌氧氨氧化反应器(5)进出水总无机氮即TIN质量浓度之差与进水TIN质量浓度的比值高于0.8并稳定维持10d以上，即认为序批式厌氧氨氧化反应器(5)成功启动；

②序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)的启动：

将室温条件下闲置的水解酸化短程反硝化剩余污泥投加到序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中，初始的污泥浓度为2000～3000mg/L,设置排水比为60％，第一机械搅拌装置(2.2)转速设置为60rpm，运行方式是厌-缺氧搅拌，具体的运行方式包括进颗粒有机物1min→厌氧搅拌449min→进硝酸盐废水3min→缺氧搅拌57min→沉淀30min→排水10min→闲置170min，颗粒有机物储备罐(3)中装有的淀粉胶体悬浊液的质量浓度为5g/L，每周期进入到序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中的淀粉质量浓度为0.24～0.35g/L，初始硝酸盐废水中的质量浓度为10±2mg/L，每一阶段以10mg/L为梯度提升进水中的NO₃^--N质量浓度，直至进水中的NO₃^--N质量浓度为150±2mg/L；通过检测进出水中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度计算NO₃^--N→NO₂^--N转化率即NTR，从而判断序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)短程反硝化过程的启动情况，直至最后一个阶段NTR高于60％并稳定维持10d以上后进入下一阶段；

(2)系统启动阶段：

待序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)、序批式厌氧氨氧化反应器(5)均成功启动后，将进水箱(1)、序批式水解酸化原位短程反硝化反应器(2)、颗粒有机物储备罐(3)、中间水箱(4)、序批式厌氧氨氧化反应器(5)、出水箱(6)及PLC柜(7)、PLC自动控制系统(8)进行连接，通过监测中间水箱(4)中的NO₂^--N浓度以及出水箱(6)中的TIN质量浓度，调整序批式厌氧氨氧化反应器(5)的缺氧搅拌时间，调整范围为240～480min，直至序批式厌氧氨氧化反应器(5)出水中的TIN质量浓度在15mg/L以下并能稳定维持10d以上后进入下一阶段；

(3)整套系统稳定运行阶段：

含有质量浓度分别为60±5和150±5mg/L的NH₄⁺-N和NO₃^--N的废水首先进入到水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中，在此微生物将颗粒淀粉首先水解为糖类，后产生小分子有机酸为短程反硝化过程提供电子供体，将NO₃^--N转化为NO₂^--N，反应器中的污泥浓度维持在3500±500mg/L，水解酸化原位短程反硝化反应器(2)中厌氧段的温度通过第一加热棒(2.1)控制在30±1℃，缺氧段的温度保持在25±1℃；含有NH₄⁺-N和NO₂^--N的出水在第一电磁排水阀(2.4)的作用下通过第一出水管(2.5)进入至中间水箱(4)中，中间水箱(4)中的混合液在第三进水泵(4.4)的作用下通过第三进水管(4.3)被泵入序批式厌氧氨氧化反应器(5)中，序批式厌氧氨氧化反应器(5)每天运行2个周期，每个周期的水力停留时间为10h，运行时通过第二加热棒(5.1)控制混合液温度为30±2℃，整套装置最终出水在第二电磁排水阀(5.4)的作用下通过第二出水管(5.5)进入到出水箱(6)中。