[发明专利]低氮比污水自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化装置与方法

权利要求书

1.一种低碳氮比污水自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化装置，其特征在于：所述装置设有原水箱（1）、储泥池（2）、自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）、短程硝化反应器（4）、排水池（5）；原水箱（1）通过进水泵（1.1）与自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）底部相连接，自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）通过出水泵（3.11）与短程硝化反应器（4）首格室相连接；短程硝化反应器（4）用上下交错设置过水孔的隔板分为4-9个格室，每个格室设有曝气装置（4.1），短程硝化反应器（4）末端与沉淀池（4.2）相连接，沉淀池（4.2）底部通过污泥回流泵（4.4）与短程硝化反应器（4）首格室相连接，沉淀池（4.2）出水口通过管道与排水池（5）相连接；排水池（5）设有排水管（5.1），通过硝化液回流泵（5.2）与自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）底部相连接；

自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）设有圆筒形污泥床（3.7），上部设有顶部密封板（3.6）和三相分离器（3.9），中间设有温控加热带装置（3.10），下部设有布水装置（3.8）；三相分离器（3.9）的上部连通气体收集装置（3.5）；圆筒形污泥床（3.7）上部出水口依次通过中间水箱（3.1）、循环泵（3.2）和循环控制阀（3.3）与圆筒形污泥床（3.7）底部相连接；储泥池（2）通过进泥泵（2.1）和进泥控制阀（2.2）与自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）底部相连接，排水池（5）通过硝化液回流泵（5.2）与自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）底部相连接。

2.应用权利要求1所述的自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化装置进行低碳氮比污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：启动短程硝化反应器（4）：以实际城市生活污水处理厂的硝化污泥为接种污泥注入短程硝化反应器（4），控制污泥浓度为2000-5000mg/L，水力停留时间4-8h，污泥停留时间20-30天；将实际城市生活污水泵入短程硝化反应器（4）的首端，随后启动曝气装置（4.1）进行硝化作用，调节曝气装置（4.1）使硝化过程中溶解氧维持在2mg/L，用氢氧化钠调节pH值使其维持在8.0-8.5，出水进入沉淀池（4.2），沉淀污泥回流到短程硝化反应器（4）的首格室，回流比控制在50%-100%；在上述条件下运行短程硝化反应器（4），当出水亚硝酸盐累积率大于90%且持续维持15天以上时，短程硝化反应器启动成功；

步骤二：启动自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）：控制自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）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以自养脱氮率超过95%且持续维持15天以上判断，最后完成对自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）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，达到自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化的实现；

步骤三：短程硝化反应器（4）与自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）分别完成启动后，将整个装置串联运行：开启进泥泵（2.1），将储泥池中的新鲜剩余污泥注入自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3）中；开启进水泵（1.1）将原水注入自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3），控制其中污泥浓度7000-8000mg/L，水力停留时间3-5h，污泥停留时间10-20天，出水进入中间水箱（3.1）；中间水箱50%出水回流至自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器（3），50%出水通过出水泵（3.11）泵入短程硝化反应器（4）；控制短程硝化反应器（4）中污泥浓度为2000-5000mg/L，水力停留时间4-8h，污泥停留时间20-30天，溶解氧维持在2mg/L，用氢氧化钠调节pH值使其维持在8.0-8.5，其出水进入沉淀池（4.2），泥水分离后，上清液进入排水池（5），沉淀污泥回流到短程硝化反应器（4）的首格室，回流比控制在50%-100%；排水池（5）中的硝化液以100%回流比通过硝化液回流泵（5.2）回流到自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化反应器；处理后出水与污泥分别通过排水管（5.1）与排泥阀（3.4）、排空阀（4.4）排放。