[发明专利]利用污泥发酵液实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法和装置

权利要求书

1.一种利用污泥发酵液实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的装置，其特征在于，包括：进水水箱(1)、短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)、出水水箱(5)、污泥中温碱性厌氧发酵罐(6)、发酵液储存箱(7)；

进水水箱(1)设有进水水箱出水口(1.1)；短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)设有第一进水蠕动泵(2.1)、第一进水口(2.2)、曝气泵(2.3)、气体流量计(2.4)、第一pH/DO实时监测装置(2.5)、第一pH探头(2.6)、第一DO探头(2.7)、第一搅拌器(2.8)、曝气盘(2.9)、第一出水口(2.10)和第一排水阀(2.11)；中间水箱(3)设有中间水箱进水口(3.1)和中间水箱出水口(3.2)；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)设有第二进水蠕动泵(4.1)、第二进水口(4.2)、第二pH/DO实时检测装置(4.3)、第二pH探头(4.4)、第二DO探头(4.5)、第二搅拌器(4.6)、进发酵液口(4.7)、进发酵液蠕动泵(4.8)、第二出水口(4.9)和第二排水阀(4.10)；出水水箱(5)设有出水水箱进水口(5.1)；污泥中温碱性厌氧发酵罐(6)完全密封且缠有加热带通过温度控制装置(6.7)控制温度，外附保温层，并设有排泥口(6.1)、第三pH/DO实时监测装置(6.2)、第三pH探头(6.3)、第三DO探头(6.4)、第三搅拌器(6.5)、进泥加药口(6.6)和温度控制装置(6.7)；

进水水箱(1)的出水口(1.1)通过第一进水蠕动泵(2.1)与短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)的第一进水口(2.2)相连，空气依次通过曝气泵(2.3)、气体流量计(2.4)和曝气盘(2.9)打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)，并通过第一pH/DO实时监测装置(2.5)监测其pH和DO值；短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)的第一出水口(2.10)通过第一排水阀(2.11)与中间水箱(3)的进水口(3.1)相连；中间水箱(3)的排水口(3.2)通过第二进水蠕动泵(4.1)与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)的第二进水口(4.2)相连；污泥中温碱性发酵罐(6)的排泥口(6.1)与发酵液储存箱(7)相连；发酵液储存箱(7)通过进发酵液蠕动泵(4.8)与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)的进发酵液口(4.7)相连；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)的第二出水口(4.9)通过第二排水阀(4.10)与出水水箱(5)的进水口(5.1)相连。

2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)系统的启动

(1)污泥中温碱性厌氧发酵罐的启动：污泥碱性厌氧发酵反应器为半连续反应器，接种污泥为城市污水处理厂二沉池剩余污泥，污泥浓度为10000-12000mg/L，污泥停留时间为6-8天，利用温度控制装置控制温度为35±1℃，通过pH在线监测装置控制pH在10±0.2；根据污泥停留时间每天排放发酵混合物并加入等体积新鲜剩余污泥至污泥中温碱性厌氧发酵罐；

(2)短程硝化/厌氧氨氧化反应器的启动：短程硝化/厌氧氨氧化反应器为序批式反应器，接种污泥为短程硝化活性污泥，控制接种后反应器内的污泥浓度为3000-5000mg/L，并通过排泥控制其污泥龄为25-30d；将进水水箱中COD浓度为120-200mg/L，氨氮浓度为200-400mg/L的高氨氮废水泵入短程硝化/厌氧氨氧化反应器中，通过DO实时监测装置控制DO维持在1-1.5mg/L，反应器的排水比为0.5-0.7，每天运行4-6个周期，每个周期包括进水、曝气搅拌、沉淀、排水和闲置；在上述条件下运行反应器，当其出水中氨氮与亚硝态氮的质量浓度比为1-1.32且持续15天以上时，部分短程硝化得以实现；随后在短程硝化反应器中接种厌氧氨氧化活性污泥，通过DO实时监测装置控制好氧段DO为1-1.5mg/L，反应器的排水比为0.5-0.7，每天运行3-4个周期，每个周期包括进水、缺氧搅拌、好氧搅拌、缺氧搅拌、沉淀、排水和闲置，在上述条件下运行反应器，当其出水中氨氮与亚硝态氮浓度均＜1mg/L且稳定运行15天以上时，认为短程硝化/厌氧氨氧化反应器启动成功；

(3)短程反硝化/厌氧氨氧化反应器的启动：短程反硝化/厌氧氨氧化反应器为序批式反应器，接种污泥为短程反硝化/厌氧氨氧化活性污泥，控制接种后反应器内的污泥浓度为3000-5000mg/L，并通过排泥控制其污泥龄为25-30d；启动时，进水采用COD浓度为45-75mg/L、硝态氮浓度为15-25mg/L的配水，控制反应器缺氧段DO＜0.1mg/L，反应器的排水比为0.5-0.7，每天运行5-6个周期，每个周期包括进水、缺氧搅拌、沉淀、排水和闲置，当其出水中亚硝态氮积累率90％且持续维持15天以上时，认为短程反硝化反应器启动成功；随后，在短程反硝化反应器中接种厌氧氨氧化活性污泥，将中间水箱中的短程硝化/厌氧氨氧化反应器的出水及发酵液储存箱中的发酵液泵入反应器内，通过DO实时监测装置控制缺氧段DO0.1mg/L，反应器的排水比为0.5-0.7，每天运行3-4个周期，每个周期包括进水、缺氧搅拌、沉淀、排水和闲置，在上述条件下运行反应器，当其TN去除率高于90％且持续维持15天以上时，认为短程反硝化/厌氧氨氧化反应器启动成功；

2)系统的运行

(1)打开第一进水蠕动泵，将进水水箱中的高氨氮废水泵入短程硝化/厌氧氨氧化反应器中，该反应器以A/O/A(缺氧/好氧/缺氧)的方式运行，进水完毕后，第一个缺氧段短程硝化/厌氧氨氧化反应器中的搅拌器开启，缺氧搅拌30min，利用原水中的有机物反硝化去除上周期剩余的硝态氮；第一个缺氧段结束后，曝气泵开启向短程硝化/厌氧氨氧化反应器曝气，将原水中的氨氮部分转换为亚硝态氮，通过调节气体流量计控制DO在1-1.5mg/L，通过pH/DO在线监测装置监测pH及DO值，好氧搅拌时间为120-180min，曝气结束后，短程硝化/厌氧氨氧化反应器中的曝气泵关闭，缺氧搅拌180-210min，厌氧氨氧化利用剩余氨氮及亚硝态氮进行自养脱氮，随后沉淀30min使泥水分离，打开第一排水阀，排水进入中间水箱，排水比为70％，每天运行3个周期，其余时间闲置；

(2)将每日从发酵罐中排出的发酵混合物放入离心机中，离心得到上清液后置于发酵液储存箱中，打开第二进水蠕动泵，将中间水箱中的污水泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器，同时开启进发酵液蠕动泵投加污泥发酵液，控制短程反硝化/厌氧氨氧化反应器的进水C/NO_x-N质量比为3-6，进水完毕打开第二搅拌器开始搅拌，缺氧搅拌180-240min，进行缺氧段的短程反硝化厌氧氨氧化反应，反硝化菌利用发酵液作为碳源进行短程反硝化生成亚硝态氮，随后厌氧氨氧化菌利用亚硝态氮和发酵液中的氨氮进行自养脱氮，反应结束后，沉淀30min使泥水分离，打开第二排水阀，排水进入出水水箱，排水比为70％，每天运行3个周期，其余时间闲置。