[发明专利]单级序批式反应器利用内碳源实现低C/N城市生活污水同步高效脱氮除磷的方法和装置

说明书

单级序批式反应器利用内碳源实现低C/N城市生活污水同步高效脱氮除磷的方法和装置，属于城市生活污水处理领域。城市生活污水进入一体化短程硝化内源短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化SBR反应器后，在前置厌氧段利用城市生活污水中的有机碳源转化为菌体内的内碳源，同时完成释磷过程；在低氧曝气阶段聚磷菌吸收一部分污水中的磷酸盐，氨氧化菌将一部分原水中的氨氮氧化为亚硝酸盐；最后在缺氧段厌氧氨氧化细菌将好氧段产生的部分亚硝酸盐和剩余的部分氨氮转化为氮气，产生的硝氮被反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌还原为亚硝酸盐，反硝化聚磷菌进一步将磷酸盐吸收。该方法充分利用原水中的碳源实现低C/N城市生活污水同步脱氮除磷，减少了碳源的无效损耗，降低了能耗，较低的污泥产率。

技术领域

本发明涉及单级序批式反应器利用内碳源实现低C/N城市生活污水同步高效脱氮除磷的方法和装置，属于低C/N生活污水生物同步脱氮除磷领域。

背景技术

当前我国城市生活污水处理厂面临进水C/N不足，出水难以达到严苛的一级A排放标准的瓶颈问题。针对传统的脱氮除磷工艺，硝化之后反硝化过程难以有足量的碳源维系反硝化的进行，同时硝化过程中大量的碳源被曝气消耗，增加了曝气能耗，异养菌的大量繁殖也为污泥处置增加了额外的费用。

对于我国城市生活污水碳氮比较低的问题，短程硝化技术受到了广泛的关注。短程硝化技术通过控制氨氮的氧化进程从而达到节约曝气能耗的目的，同时能够节约之后反硝化过程中碳源的需求量，此外随着厌氧氨氧化技术的兴起，短程硝化厌氧氨氧化更为低C/N生活污水的处理提供了经济高效的途径。但是这些技术在考虑脱氮的过程中，往往忽略了对于生活污水中磷酸盐的去除。氨氧化菌与厌氧氨氧化菌世代时间长，而磷酸盐的去除需要通过排除剩余污泥的目的实现，菌种的世代时间冲突使得这些技术难以实现出水氮磷同步满足标准。此外，该技术不可避免的问题是生活污水中碳源的去除途径，碳源在好氧段的损耗依然是对碳源的无效损耗，对曝气能耗的浪费。另有实现短程硝化厌氧氨氧化技术采用预除碳技术，一方面减少碳源在好氧段的消耗，另一方面减少好氧异养菌对氨氧化菌及厌氧氨氧化菌的抑制作用。预除碳用于污泥发酵产能的技术对于低碳氮比的生活污水而言其产能效率并不高，运行成本及运行维护技术要求却更为复杂。相反，对于低C/N城市生活污水而言，充分利用仅有的碳源具有更高的经济效益。

采用部分短程硝化内源短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化技术，在厌氧-好氧-缺氧的运行模式下，能够充分的在厌氧段将生活污水中的碳源储存为内碳源同时完成释磷作用，好氧段部分短程硝化过程中避免了氨氧化细菌与好氧异养菌对氧气的竞争，部分的磷酸盐被聚糖菌吸收。在缺氧段进行厌氧氨氧化过程，产生的硝氮作为内源反硝化过程的底物并且磷酸盐能够进一步被去除。该技术能够充分利用城市生活污水中仅有的碳源，降低了好氧段碳源的无效损耗，降低了曝气阶段的曝气能耗，内源反硝化的运用避免了缺氧段外加碳源，系统污泥产率低，节省了污泥处置费用。该技术为低C/N城市生活污水的处理提供了一种经济高效的思路。

发明内容

单级序批式反应器利用内碳源实现低C/N城市生活污水同步高效脱氮除磷的方法和装置，是建立在以缺氧-好氧-缺氧为运行模式下的SBR中集合短程硝化、内源短程反硝化除磷并耦合厌氧氨氧化为一体的技术。其目的是对于当前我国城市污水低C/N及当前短程硝化技术中存在的不足而提出的一种改进思路。以该技术为生活污水处理核心，生活污水进入反应器中先经历缺氧段的内碳源存储过程，同时聚磷菌完成释磷作用，降低了之后好氧段的曝气能耗以及碳源的损耗，为氨氧化细菌的部分短程硝化作用提供了适宜的条件；好氧段主要以部分短程硝化及部分吸磷为主；缺氧段厌氧氨氧化细菌利用好氧段产生的亚硝及剩余的氨氮脱氮，产生的硝氮被内源短程反硝化除磷菌及内源短程反硝化菌进一步还原为亚硝，为氨氮的进一步去除提供底物，同时磷酸盐得到进一步的去除。从而高效利用碳源实现城市生活污水的同步脱氮除磷。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

单级序批式反应器利用内碳源实现低C/N生活污水同步高效脱氮除磷的方法和装置，包括进水水箱(1)、一体化部分短程硝化内源短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化反应器(2)、出水箱(3)自动控制系统(4)。