[发明专利]一种污泥发酵组合短程反硝化厌氧氨氧化处理城市污水的装置和方法

权利要求书

1.一种污泥发酵组合短程反硝化厌氧氨氧化处理城市污水的装置，其特征在于：该装置的主体结构包括剩余污泥发酵罐、发酵液水箱、城市污水原水箱、一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器、回流水箱和出水水箱；其中所述剩余污泥发酵罐通过第一进水泵与发酵液水箱相连接；发酵液水箱通过第二进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；城市污水原水箱通过第三进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器通过排水泵与回流水箱相连接；回流水箱产生的回流水通过第四进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器中反应产生的气体通过空气泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器通过电动排水阀与出水水箱相连接；进泥泵置于剩余污泥发酵罐内，搅拌装置位于进泥泵一侧并置于剩余污泥发酵罐内，剩余污泥发酵罐内右侧设有第一取样口；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的右侧顶端设有电动排水阀，电动排水阀下方设有排水泵，一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的底部连接有空气泵，一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的右侧中间段自上而下依次设有第二取样口、第三取样口、第四取样口、第五取样口；出水水箱的右侧上端连接有溢流管，下端连接有排水管。

2.一种采用如权利要求1所述装置处理城市污水的方法，其特征在于：具体步骤如下：

1)装置的启动：

将污水处理厂剩余污泥投加至剩余污泥发酵罐内，使接种后污泥发酵罐内污泥浓度达到2000～6000mg/L；将富集厌氧氨氧化菌的生物膜填料投加至一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内，使厌氧氨氧化菌的生物膜填料占一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器有效体积的20％～80％；并确定剩余污泥、污泥发酵液、城市污水与中间亚硝酸盐溶液进量；

2)运行时调节操作如下：

将城市污水加入城市污水原水箱，剩余污泥投加至剩余污泥发酵罐，然后启动进泥泵，每周期开始时将剩余污泥抽入剩余污泥发酵罐，启动搅拌装置使剩余污泥混合均匀，进行污泥碱性厌氧发酵，污泥发酵液通过第一进水泵进入发酵液水箱；

一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器运行时，剩余污泥发酵罐每周期先厌氧搅拌200～800min，SCOD值达最大发酵潜力的95％以上时结束厌氧搅拌；然后启动第一进水泵将污泥发酵液抽入发酵液水箱内；启动第二进水泵将污泥发酵液抽入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器；启动第三进水泵将城市污水原水箱中的城市污水原水抽入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内，使一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内硝酸氮浓度满足碳的总含量与氮的总含量浓度比满足在3:1～6:1范围内；缺氧搅拌至亚硝酸盐转化率达80％以上或硝氮浓度小于3mg/L；亚硝酸氮与氨氮的比值在1.4:1～2:1范围内，缺氧搅拌至总无机氮浓度低于5mg/L，停止搅拌然后停止搅拌开始沉淀排水10～15分钟，闲置10～15分钟后进入下一个反应周期；

一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器运行时需排泥，使一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器悬浮活性污泥浓度维持在1500～2500mg/L范围内。

3.根据权利要求2所述处理城市污水的方法，其特征在于：确定剩余污泥、污泥发酵液、城市污水与中间亚硝酸盐溶液进量的具体过程为：

取剩余污泥在30摄氏度下进行发酵，通过对SCOD浓度进行测定，当SCOD浓度无增长趋势且20分钟内SCOD值不再增长时，此时为该浓度下污泥发酵的最大潜力；

在一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内根据计算公式(1)(2)确定有机物与硝酸盐进量：

V₂+V₃＝V·P₁ (2)

式中SCOD为该剩余污泥最大发酵潜力下的SCOD浓度；V₂、V₃、V分别为污泥发酵液、城市污水原水进量与反应器有效体积；NO₃^-为城市污水硝酸盐浓度；C/N取值为3:1～6:1；P₁为排水比，取60％；

根据计算公式(3)(4)确定原水与回流水箱进水量：

V₄+V₅＝V·P₂ (4)

式中NO₂^-为回流水箱进水中NO₂^-浓度、NH₄⁺为原水NH₄⁺浓度；V₄、V₅、V分别为NO₂^-溶液进量、NH₄⁺溶液进量与反应器有效体积；P₂为排水比，取值为50％；NO₂^-/NH₄⁺取值在1.4:1～2:1范围内任取。