[发明专利]一种污泥发酵同步处理高氨氮废水的装置和方法

权利要求书

1.一种污泥发酵同步处理高氨氮废水的装置，其特征在于：包括原水池（1）、原水进水泵（1.1）、SBR反应器（2）、温控装置（2.1）、搅拌装置（2.2）、pH测定仪（2.3）、DO测定仪（2.4）、曝气头（2.5）、空气压缩机（2.6）、排空阀（2.7）、SBR排泥阀（2.8）、SBR排水阀（2.9）、中间水箱（3）、硝化液进水泵（3.1）、进水阀（3.2）、储泥池（4）、进泥泵（4.1）、进泥阀（4.2）、污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）、集气装置（5.1）、循环中间水箱（5.2）、循环泵（5.3）、循环阀（5.4）、出水管（5.5）、排泥阀（5.6）、三相分离器（5.7）、布水装置（5.8）；

原水池（1）通过原水进水泵（1.1）与SBR反应器（2）进水端相连接；SBR反应器（2）中设置有温控装置（2.1）、搅拌装置（2.2）、pH测定仪（2.3）、DO测定仪（2.4）和曝气头（2.5），SBR反应器（2）的排水端与中间水箱（3）的进水端相连接，排泥端与储泥池（4）的注泥端相连接；中间水箱（3）的出水端通过硝化液进水泵（3.1）与污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）相连接，储泥池（4）的排泥端通过进泥泵（4.1）与污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）相连接；

污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）顶部设有三相分离器（5.7），底部设有布水装置（5.8），三相分离器通过管道和循环中间水箱（5.2）连接；三相分离器通过出水管（5.5）进行排水；污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）外侧设有集气装置（5.1）和循环中间水箱（5.2），循环中间水箱（5.2）设有排泥阀（5.6），并通过循环泵（5.3）与污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器（5）底部相连接。

2.应用权利要求1所述装置进行污泥发酵同步处理高氨氮废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）启动SBR反应器：以实际城市污水处理厂的硝化污泥为接种污泥注入SBR反应器，其污泥浓度为2000-4000mg/L，同时，以添加NH₄HCO₃的实际城市生活污水作为原水注入原水池，通过原水进水泵打入SBR反应器中；随后启动曝气系统对SBR反应器中的高氨氮废水进行硝化，反应过程中DO维持在1.5-2mg/L，pH值维持在7.8-8.5，通过调节NH₄HCO₃的添加量维持进水NH₄⁺-N负荷在200-250mg/L；SBR反应器充水比为0.5-0.7，每天运行4-5个周期，每个周期包括进水，搅拌，曝气，沉淀，排水，闲置，在上述条件下运行SBR反应器，当其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；

（2）启动污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器：控制污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器中污泥浓度7000-8000mg/L，水力停留时间3-5h，污泥停留时间10-20天，进水采用NH₄⁺-N与NO₂^--N质量比为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200mg/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，最后完成对污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器的厌氧氨氧化驯化处理；进水采用NH₄⁺-N与NO₂^--N质量比为1：1.3且TN为200mg/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；以剩余污泥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，达到污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮的实现；

（3）SBR反应器与污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器分别完成启动后，将两者串联运行：原水池中的高氨氮废水泵入SBR反应器中，污泥浓度维持2000-4000mg/L，pH值维持在7.8-8.5，首先进行缺氧搅拌反硝化，期间通过pH的变化判断反硝化终点，待pH下降后开启曝气并控制起始DO维持在1.5-2mg/L，在曝气状态下反应器中的硝化菌直接利用原水中的氨氮进行短程硝化反应，期间通过pH和DO的变化来判断短程硝化的终点，待pH和DO均出现上升时，停止曝气和搅拌，进入沉淀阶段，泥水分离后，开启排水阀，使上清液进入中间水箱；储泥池中的剩余污泥和中间水箱出水分别通过进泥泵和硝化液进水泵从污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器的底部泵入，并控制污泥浓度7000-8000mg/L，水力停留时间3-5h，污泥停留时间10-20天，在上述条件下对污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器的中的剩余污泥与硝化液进行污泥发酵、反硝化和厌氧氨氧化的耦合处理，处理后出水与污泥分别通过出水管与排泥阀排出。