公布日：2023.12.05
申请日：2023.09.10
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置与方法，属于污水处理领域。本发明采用厌氧、好氧、缺氧的运行模式，在投加填料的SBR系统中基于精准控制并通过短程硝化，短程反硝化，内源短程反硝化三种途径同时提供厌氧氨氧化菌所需的底物亚硝态氮，亚硝态氮的稳定供给可以实现厌氧氨氧化菌自富集和活性提高，最终实现厌氧氨氧化辅助城市生活污水的脱氮。本发明装置主要包括生活污水进水箱、多途径厌氧氨氧化反应器、出水箱。本发明通过精准控制使多种途径为自养厌氧氨氧化菌提供底物，使厌氧氨氧化菌得以优势生长和富集，实现城镇生活污水的深度脱氮，同时可以节约碳源、节省曝气等优势。
权利要求书
1.一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述处理装置包括污水箱，气泵，分段进水AOA反应器，WTW监测主机，出水箱，实时数据系统与PLC控制系统，其中，所述污水箱与所述分段进水AOA反应器连接，所述气泵与分段进水AOA反应器的底部连接，所述WTW监测主机用于监测分段进水AOA反应器内的溶解氧与pH，所述实时数据系统用于监测分段进水AOA反应器内的氨氮与TN，所述PLC控制系统分别与所述气泵、所述WTW监测主机以及所述实时数据系统连接，所述分段进水AOA反应器与所述出水箱连接，所述分段进水AOA反应器底部设有曝气盘。
2.根据权利要求1所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述污水箱与所述分段进水AOA反应器连接的管路上设有进水蠕动泵，所述分段进水AOA反应器靠近污水箱的一侧设有进水口，所述分段进水AOA反应器靠近出水箱的一侧设有出水口，所述分段进水AOA反应器底部设有排泥口。
3.根据权利要求1所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述WTW监测主机设有溶解氧监测探头以及pH监测探头，所述溶解氧监测探头以及pH监测探头伸入所述分段进水AOA反应器。
4.根据权利要求1所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述分段进水AOA反应器上还设有搅拌装置。
5.根据权利要求1所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述实时数据系统包括氨氮监测探头以及TN监测探头，所述氨氮监测探头以及TN监测探头伸入所述分段进水AOA反应器。
6.根据权利要求1所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，其特征在于，所述气泵与所述曝气盘连接，连接的管路上设有流量计。
7.一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置。
8.根据权利要求7所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：1)接种城镇污水处理厂的剩余污泥加入分段进水AOA反应器，完全混合；通过WTW监测主机实时监测和读取分段进水AOA反应器内混合物的溶解氧和pH值，运行过程中在拐点处提前停止曝气，通过实时数据系统监测分段进水AOA反应器内的氨氮和TN；2)通过实时数据系统和PLC控制系统调控系统的运行模式为厌氧-好氧-缺氧交替运行；3)通过控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧阶段拐点控制以及好氧阶段氨氮剩余，使亚硝酸盐积累率逐步提升至40％-70％，通过PLC控制保持系统的稳定运行，当系统在缺氧阶段出现2-5mg/L的氨氮损失现象时，说明系统中成功富集了厌氧氨氧化细菌，并稳定发挥厌氧氨氧化作用；4)稳定运行。
9.根据权利要求8所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的方法，其特征在于，步骤2)的具体为：从污水箱向分段进水AOA反应器内泵入30％体积的生活污水，进行1-2h的厌氧搅拌，向所述分段进水AOA反应器内曝气2-3h，控制分段进水AOA反应器内溶解氧为0.5-1mg/L，好氧结束后，再向分段进水AOA反应器内泵入20％体积的生活污水，进行4-6h的缺氧搅拌。
10.根据权利要求8所述的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的方法，其特征在于，步骤4)的具体为：从污水箱向分段进水AOA反应器内泵入30％体积的生活污水，进行1-2h的厌氧搅拌，向所述分段进水AOA反应器内曝气2-3h，控制分段进水AOA反应器内溶解氧为0.5-1mg/L，好氧结束后，再向分段进水AOA反应器内泵入20％体积的生活污水，进行4-6h的缺氧搅拌，在缺氧搅拌结束后静置30-40min后出水，将分段进水AOA反应器内50％的上清液排至出水箱中，作为一个循环周期；一个循环周期结束后，开始下一个循环周期的进水。
发明内容
针对我国城市生活污水普遍碳氮比低，碳源类型复杂且多为难降解的有机物难以被微生物利用的特点，本发明提供了一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置与方法，本发明通过耦合PN与(E)PD工艺，降低了城镇污水C/N波动产生的冲击负荷，同时提供充足底物刺激厌氧氨氧化菌的活性提升，从而实现无接种条件下厌氧氨氧化菌自富集，为城镇污水部分厌氧氨氧化的实现提供新途径。
本发明基于精准控制、多途径反硝化技术、分段进水AOA、厌氧氨氧化自养脱氮技术，提出了基于精准控制来实现厌氧氨氧化自富集并实现城市低C/N比生活污水深度脱氮。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置，所述处理装置包括污水箱，气泵，分段进水AOA反应器，WTW监测主机，出水箱，实时数据系统与PLC控制系统，其中，所述污水箱与所述分段进水AOA反应器连接，所述气泵与分段进水AOA反应器的底部连接，所述WTW监测主机用于监测分段进水AOA反应器内的溶解氧与pH，所述实时数据系统用于监测分段进水AOA反应器内的氨氮与TN，所述PLC控制系统分别与所述气泵、所述WTW监测主机以及所述实时数据系统连接，所述分段进水AOA反应器与所述出水箱连接，所述分段进水AOA反应器底部设有曝气盘。
作为本发明的一种优选方案，所述污水箱与所述分段进水AOA反应器连接的管路上设有进水蠕动泵，所述分段进水AOA反应器靠近污水箱的一侧设有进水口，所述分段进水AOA反应器靠近出水箱的一侧设有出水口，所述分段进水AOA反应器底部设有排泥口。
作为本发明的一种优选方案，所述WTW监测主机设有溶解氧监测探头以及pH监测探头，所述溶解氧监测探头以及pH监测探头伸入所述分段进水AOA反应器。
作为本发明的一种优选方案，所述分段进水AOA反应器上还设有搅拌装置。
作为本发明的一种优选方案，所述实时数据系统包括氨氮监测探头以及TN监测探头，所述氨氮监测探头以及TN监测探头伸入所述分段进水AOA反应器。
作为本发明的一种优选方案，所述气泵与所述曝气盘连接，连接的管路上设有流量计。
本发明还提供了采用上述装置的多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的方法。
在本发明中，污水箱中的生活污水通过进水蠕动泵与分段进水AOA反应器的进水口相连，反应器体积30％的生活污水泵入分段进水AOA反应器中后，先进行1-2h的厌氧搅拌进行内碳源储存，并进行反硝化去除上一阶段的硝酸盐，过程中能生成亚硝和进水中的氨氮可以为厌氧氨氧化菌的富集提供底物，而后进行好氧曝气2-3h，通过联合低氧曝气、pH的氨谷点控制和PLC控制系统实现好氧阶段亚硝积累率提高，在氨氮和亚硝长时间共存的条件为厌氧氨氧化菌提供底物，使其能在适宜环境条件下在空白填料上能够附着生长，好氧结束后继续泵入反应器体积20％的生活污水进入分段进水AOA反应器，在缺氧阶段利用厌氧阶段储存的内碳源进行内源短程反硝化，利用第二次进水中的COD进行外源短程反硝化和反硝化脱氮，利用进水中的氨氮和缺氧阶段生成的亚硝为厌氧氨氧化菌提供底物利于厌氧氨氧化菌富集。分段进水AOA反应器的出水通过排水阀排入出水箱，排水比为50％。
作为本发明的一种优选方案，所述处理方法包括以下步骤：
1)接种城镇污水处理厂的剩余污泥加入分段进水AOA反应器，完全混合；通过WTW监测主机实时监测和读取分段进水AOA反应器内混合物的溶解氧和pH值，运行过程中在拐点处提前停止曝气，通过实时数据系统监测分段进水AOA反应器内的氨氮和TN；
2)通过实时数据系统和PLC控制系统调控系统的运行模式为厌氧-好氧-缺氧交替运行；
3)通过控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧阶段拐点控制以及好氧阶段氨氮剩余，使亚硝酸盐积累率逐步提升至40％-70％，通过PLC控制保持系统的稳定运行，当系统在缺氧阶段出现2-5mg/L的氨氮损失现象时，说明系统中成功富集了厌氧氨氧化细菌，并稳定发挥厌氧氨氧化作用；
4)稳定运行。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)的具体为：从污水箱向分段进水AOA反应器内泵入30％体积的生活污水，进行1-2h的厌氧搅拌，向所述分段进水AOA反应器内曝气2-3h，控制分段进水AOA反应器内溶解氧为0.5-1mg/L，好氧结束后，再向分段进水AOA反应器内泵入20％体积的生活污水，进行4-6h的缺氧搅拌。
作为本发明的一种优选方案，步骤4)的具体为：从污水箱向分段进水AOA反应器内泵入30％体积的生活污水，进行1-2h的厌氧搅拌，向所述分段进水AOA反应器内曝气2-3h，控制分段进水AOA反应器内溶解氧为0.5-1mg/L，好氧结束后，再向分段进水AOA反应器内泵入20％体积的生活污水，进行4-6h的缺氧搅拌，在缺氧搅拌结束后静置30-40min后出水，将分段进水AOA反应器内50％的上清液排至出水箱中，作为一个循环周期；一个循环周期结束后，开始下一个循环周期的进水。
本发明提供的一种多途径厌氧氨氧化自富集处理生活污水的装置与方法，具有以下优势：
1)本发明通过分段进水的模式，创造了内源反硝化与外源反硝化为厌氧氨氧化菌提供充足底物的生存环境，促进厌氧氨氧化菌富集作用；
2)从短程硝化、短程反硝化、内源短程反硝化三种途径同时为厌氧氨氧化菌提供充足的亚硝态氮底物，提高厌氧氨氧化菌的活性和丰度，有利于其自富集，同时提高了厌氧氨氧化菌与反硝化菌间的竞争能力，使得整个系统趋于自养脱氮；
3)本发明的方法装置简单、运行灵活，可操作性强，适用于已建成城市污水处理厂的升级改造，并且适用于低碳氮比的城市生活污水的处理。
（发明人：高锐涛;李智行;李祖荣;姚帅;杜年夫;吕翔;毛加;郑豪）
