[发明专利]一种低碳氮比城市生活污水脱氮除磷联合剩余污泥发酵装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳氮比城市生活污水脱氮除磷联合剩余污泥发酵的装置和方法，属于城市生活污水生物处理技术领域。首先在A/O反应器内实现除磷和硝化反应，再于SFDA-SBR中在水解酸化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌的共同作用下实现污泥的减量和污水总氮的高效去除。本技术适用于低C/N比(化学需氧量质量浓度与总氮质量浓度的比值)城市生活污水的深度处理。

背景技术

近年来，水体中氮、磷过量导致的富营养化现象日趋严重，水域生态环境和人类健康受到了严重影响，为此我国对城市污水处理厂的出水水质，尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。生物脱氮技术是目前应用最广泛的污水脱氮技术，原理为通过硝化菌和反硝化菌作用实现氮的去除，但其达到高效脱氮的关键是充足的碳源。

我国大部分城市生活污水，存在碳源严重不足的问题，其自身的碳源无法满足脱氮的需求，进而成为污水生物处理总氮不达标的关键原因。国内现有污水生物处理系统往往通过投加甲醇等外碳源来补充碳源需求，这既增加了处理成本，又加剧了水厂中CO₂的排放和剩余污泥的大量产生。另外，由于污水生物处理系统的剩余污泥产量大，处理成本高昂，对于一个典型的城市污水处理系统而言，其污泥处理成本大约占总成本的40％，且剩余污泥的处理处置容易造成营养元素的二次释放，容易引起二次污染。

厌氧氨氧化工艺是一种经济高效的污水生物脱氮途径，其原理为在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝态氮为电子受体，直接将氨氮氧化为氮气，与传统工艺相比，厌氧氨氧化工艺无需供氧和有机碳源，剩余污泥量低，厌氧氨氧化菌代谢活性高，工艺容积转化率高。但是厌氧氨氧化反应以亚硝酸盐为基质，通常需要以短程硝化作为前处理工艺。短程硝化的实现一般需要通过限制溶解氧、游离氨抑制以及高温运行等使硝化反应只进行到亚硝态氮这一步，但是在处理低C/N比城市生活污水的实际应用中，由于亚硝酸盐积累难以维持稳定以及污水升温操作较为困难和经济上的不适宜等条件，短程硝化经常受到限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种低碳氮比城市生活污水脱氮除磷联合剩余污泥发酵的装置和方法，在A/O反应器内进行污水的硝化反应和除磷，后续通过外源污泥发酵、反硝化和厌氧氨氧化进行污水的深度脱氮，并可同时实现污泥减量。

为实现上述目的，本发明提供一种低碳氮比城市生活污水脱氮除磷联合剩余污泥发酵的装置，包括原水池(1)、A/O反应器(2)、原水进水泵I(2.1)、搅拌装置I(2.2)、曝气头(2.3)、空气压缩机(2.4)、气体流量计(2.5)、二沉池(3)、排水管(3.1)、污泥回流泵(3.2)、剩余污泥泵(3.3)、中间水箱(4)、储泥池(5)、SFDA-SBR(6)、硝化液进水泵(6.1)、原水进水泵II(6.2)、进泥泵(6.3)、搅拌装置II(6.4)、计算机自动控制系统(7)、pH过程在线监测控制器(7.1)、ORP过程在线监测控制器(7.2)、pH探头(7.3)、ORP探头(7.4)、温控加热棒(7.5)、温度监测控制器(7.6)。

原水池(1)通过原水进水泵I(2.1)和原水进水泵II(6.2)分别与A/O反应器(2)的进水端和SFDA-SBR(6)的进水端连接；A/O反应器(2)中设有搅拌装置I(2.2)、曝气头(2.3)、空气压缩机(2.4)、气体流量计(2.5)；A/O反应器(2)的排水端与二沉池(3)的注入端连接，二沉池(3)的排水通过排水管(3.1)流入中间水箱(4)，二沉池(3)的排泥端通过污泥回流泵(3.2)和剩余污泥泵(3.3)分别与A/O反应器(2)厌氧区首格室的污泥回流端以及储泥池(5)的注泥端连接；中间水箱(4)的出水端通过硝化液进水泵(6.1)与SFDA-SBR(6)的注水端连接，储泥池(5)的排泥端通过进泥泵(6.3)与SFDA-SBR(6)的进泥端连接。SFDA-SBR(6)内部设置pH探头(7.3)、ORP探头(7.4)和温控加热棒(7.5)，分别与pH过程在线监测控制器(7.1)、ORP过程在线监测控制器(7.2)和温度监测控制器(7.6)连接，控制器与计算机自动控制系统(7)连接。

A/O反应器(2)用上下交错设置过水孔的隔板分为6-9个格室，依此设置有相连通的厌氧区格室与好氧区格室，厌氧区格室分为2-3个格室，设置有搅拌装置I(2.2)，好氧区格室分为4-6个格室，设置有曝气头(2.3)，由空气压缩机(2.4)提供空气。