[发明专利]一种实现微污染水自养脱氮的系统与方法

权利要求书

1.一种实现微污染水自养脱氮的系统，其特征在于：它由原水箱、预曝气池、反应池和沉淀池，原水箱、预曝气池、反应池和沉淀池通过管道连接构成，原水箱的底部连接预曝气池底部，预曝气池的上部连接反应池上部，反应池底部连接沉淀池底部，沉淀池上部的出水口通过回流管连接预曝气池底部，原水箱与预曝气池之间管道上装有进水泵和进水流量计，预曝气池内的底部有黏砂块作为微孔曝气器，预曝气池底部连接有气泵进行曝气，气泵上安装气体流量计用于调节曝气量，预曝气池和反应池中分别插入一个DO传感器，DO传感器连接仪表对DO浓度进行在线监测，反应池内填充密度为0.98-1.00 g/cm³、直径为10-20 mm的悬浮填料，悬浮填料上附着有具有短程硝化和厌氧氨氧化能力的生物膜，沉淀池和预曝气池之间的回流管上装有回水流量计和回流泵。

2.根据权利要求1所述的系统进行微污染水处理的方法，其特征由以下步骤完成：

㈠. 确定载体生物膜投加量

选取若干具有短程硝化和厌氧氨氧化能力的附着有生物膜的悬浮填料，在NH₄⁺-N浓度为5.0±2.0mg/L的基质中测试该生物膜的比耗氧速率（SOUR），使其达到S mgO₂/(gVSS·h)，向反应池中投加污泥浓度为X mg/L的附着有生物膜的悬浮填料，则反应池中生物膜的耗氧速率（OUR）为S·X mgO₂/(L·h)，其中S为比耗氧速率， X为污泥浓度；

㈡. 确定进水流量

开启进水泵并调节进水流量计，NH₄⁺-N浓度为a mg/L、流量为Q L/h的原水从原水箱进入预曝气池进行充氧，预曝气池中的DO浓度为DO充氧，充氧后需达到所处水温T下饱和DO浓度的95%，随后，浓度为DO充氧的预曝气池出水进入有效容积为V₂的反应池，与反应池中的水体迅速混合，达到预先设定的DO浓度（DO_实际），进水流量Q可按式1计算；

Q = S·X·V₂/ (DO_充氧 - DO_实际)         (1)

㈢. 确定曝气流量

根据不同原水DO浓度所设定的气水比（即气体流量与水流量的比值）和步骤（二）所计算的Q值，确定预曝气池2的曝气流量：当原水DO浓度（DO_原水）小于1.0 mg/L时，预曝气池采用的气水比为5：1，则曝气流量A为5Q；当DO_原水为1.0-3.0 mg/L时，预曝气池4采用的气水比为3：1，则曝气流量A为3Q；当DO_原水为3.0-5.0 mg/L时，预曝气池2采用的气水比为2：1，则曝气流量A为2Q；当DO_原水为5.0-6.0 mg/L时，预曝气池2采用的气水比为1.5：1，则曝气流量A为1.5Q；

㈣. 确定回流量

当沉淀池出水不回流时，系统通过半短程硝化-厌氧氨氧化去除的NH₄⁺-N量（△NH₄⁺-N）可根据式2计算；

△NH₄⁺-N = 0.51·(DO_充氧 – DO_实际)          (2)

若要求出水NH₄⁺-N浓度≤c mg/L，当进出水的NH₄⁺-N浓度差（a-c）小于式2计算的理论NH₄⁺-N去除量（△NH₄⁺-N）时，打开回流泵，调节回水流量计，回水流量Q_回可根据式3计算；

Q_回 = Q·(a-c-0.51DO_充氧 + 0.51DO_实际)/(0.51DO_充氧 –0.51 DO_实际)  (3)

由于增加回水流量Q_回会改变预曝气池4的进水DO浓度，此时按照步骤㈣，重新调节预曝气池的曝气量；

其中V₁是预曝气池的有效容积，V₂是反应池的有效容积，V₃是沉淀池的有效容积。