本發(fā)明屬于污水生物處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：反硝化除磷機(jī)理是反硝化聚磷菌（dpaos）在厭氧條件下利用原水中有機(jī)物合成內(nèi)碳源（phas），缺氧條件下以no3--n或no2--n為電子受體氧化分解體內(nèi)的phas完成過(guò)量吸磷。與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比，短程反硝化除磷可節(jié)省50%的cod耗量、減少30%的曝氣能耗和50%的污泥產(chǎn)量，在實(shí)際工程中有利于節(jié)省碳源和曝氣量、縮小池容、減少運(yùn)行與投資費(fèi)用。厭氧氨氧化機(jī)理是指在厭氧條件下厭氧氨氧化菌（anammox）以nh4+-n為電子供體、no2--n為電子受體轉(zhuǎn)化為n2的過(guò)程。與傳統(tǒng)脫氮技術(shù)相比，anammox是化能自養(yǎng)菌，以無(wú)機(jī)碳作為碳源，實(shí)現(xiàn)有機(jī)碳源的零添加；厭氧氨氧化反應(yīng)過(guò)程僅生成no3--n和n2，無(wú)溫室氣體n2o產(chǎn)生，沒(méi)有二次污染，脫氮效率和去除負(fù)荷高，污泥產(chǎn)量少，是一種新型的低能耗、高效率、環(huán)境友好型的自養(yǎng)脫氮技術(shù)。短程硝化可實(shí)現(xiàn)nh4+-n到no2--n的高效轉(zhuǎn)化，為反硝化除磷和厭氧氨氧化過(guò)程提供電子受體，同時(shí)還可充分利用原水碳源實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化產(chǎn)物——no3--n的反硝化過(guò)程。其中厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)過(guò)程有兩個(gè)局限，一是厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢，運(yùn)行條件嚴(yán)格苛刻；二是厭氧氨氧化菌受有機(jī)物的影響嚴(yán)重，上述缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了厭氧氨氧化工藝的應(yīng)用。硝化菌為自養(yǎng)菌，比增殖速率緩慢，且連續(xù)流系統(tǒng)中運(yùn)行條件的多變性使得短程硝化很容易被破壞，亞硝積累率不穩(wěn)定，從根本上實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽氧化菌(nob)的抑制和淘洗是至關(guān)重要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)以上缺陷，本發(fā)明提出一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的快速啟動(dòng)方法，以實(shí)現(xiàn)在低c/n條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行以及深度脫氮除磷。本發(fā)明技術(shù)方案是：將待處理的污水通過(guò)進(jìn)水泵與a2/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)的進(jìn)水口連接，在a2/o反應(yīng)器的好氧區(qū)排出口連接中間沉淀池，中間沉淀池的上清液排出口連接中間水箱的進(jìn)水口，中間沉淀池的污泥出口連接a2/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)，中間水箱的出水口通過(guò)提升泵連接在mbbr反應(yīng)器的進(jìn)水端，mbbr反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有填料，mbbr反應(yīng)器還設(shè)有沉淀區(qū)，所述沉淀區(qū)設(shè)有溢流式排出口，在所述中間水箱和a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)之間通過(guò)第一回流泵連接回流管；在沉淀區(qū)的溢流式排出口和a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)之間通過(guò)第二回流泵連接回流管。打開(kāi)進(jìn)水泵，向a2/o反應(yīng)器通入待處理的污水，并于a2/o反應(yīng)器中接種污泥，所述接種的污泥中硝化菌百分比占4～6%，聚磷菌的百分比含量為6.5～10%，a2/o反應(yīng)器按照厭氧、缺氧和好氧的方式運(yùn)行，打開(kāi)連接在中間水箱和a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)之間的第一回流泵，使中間水箱的部分硝化液回流進(jìn)a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)。與此同時(shí)，打開(kāi)提升泵，將中間沉淀池的上清液泵入mbbr反應(yīng)器，向mbbr反應(yīng)器接種短程硝化污泥，在mbbr反應(yīng)器內(nèi)的填料表面形成aob掛膜。待a2/o反應(yīng)器內(nèi)污泥中聚磷菌百分比含量為20～30%時(shí)，向a2/o反應(yīng)器缺氧區(qū)投放接種有厭氧氨氧化菌的載體進(jìn)行馴化。關(guān)閉第一回流泵，打開(kāi)連接在沉淀區(qū)的溢流式排出口和a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)之間的第二回流泵將a2/o反應(yīng)器和mbbr反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行，待沉淀區(qū)的溢流式排出口排出的水中no2--n積累率≥70%，系統(tǒng)tn去除率為80～85%，tp去除率超過(guò)90%，且接種有厭氧氨氧化菌的載體上厭氧氨氧化菌含量提高2～3%時(shí)，短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的快速啟動(dòng)完成。本發(fā)明的啟動(dòng)法為雙污泥系統(tǒng)啟動(dòng)法，可以創(chuàng)造適合反硝化聚磷菌、厭氧氨氧化菌和短程硝化菌生長(zhǎng)的最佳條件，厭氧氨氧化過(guò)程為自養(yǎng)脫氮，不消耗有機(jī)碳源，短程反硝化除磷進(jìn)一步地節(jié)省碳源和曝氣量，兩種技術(shù)的耦合可最大程度地節(jié)能、降耗、節(jié)省反應(yīng)時(shí)間。污泥產(chǎn)率低，緩解了污泥處置問(wèn)題，降低運(yùn)行成本。啟動(dòng)快且脫氮除磷效果穩(wěn)定，尤其在污水碳源不足時(shí)能獲得較高的脫氮除磷效率，更加適用于含氮、磷的城市生活污水的處理。本發(fā)明就目前a2/o-mbbr工藝中，將短程硝化以及厭氧氨氧化等新型脫氮技術(shù)與反硝化除磷過(guò)程相結(jié)合，可為各功能菌提供最佳生長(zhǎng)環(huán)境，有效避免上述啟動(dòng)過(guò)程的缺陷，是一種節(jié)能降耗的深度脫氮除磷技術(shù)，特別適用于低碳氮比（c/n）污水的處理。當(dāng)下需要迫切解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)上述耦合技術(shù)并使其成功應(yīng)用在低c/n污水處理中。進(jìn)一步地，本發(fā)明a2/o反應(yīng)器中接種污泥的濃度為4000～6000mg/l，自接種污泥開(kāi)始至投放接種有厭氧氨氧化菌的載體之前，將a2/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)的容積比調(diào)整為1:2:4，水力停留時(shí)間12h，污泥回流比為100%，中間水箱的硝化液回流比為300%。接種污泥的以上濃度的出發(fā)點(diǎn)是保證系統(tǒng)內(nèi)有充足的生物量，通過(guò)容積比的調(diào)整有利于強(qiáng)化好氧生物除磷，而水利停留時(shí)間、污泥回流比以及硝化液回流比的設(shè)置都是為促進(jìn)聚磷菌富集服務(wù)的。本發(fā)明先將a2/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)的容積比調(diào)整為1:5:1后，再向a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)投放接種有厭氧氨氧化菌的載體。一方面縮小好氧區(qū)，削弱溶解氧對(duì)厭氧氨氧化菌的影響；另一方面通過(guò)延長(zhǎng)缺氧區(qū)強(qiáng)化反硝化，避免有機(jī)物抑制厭氧氨氧化菌活性。所述接種有厭氧氨氧化菌的載體在a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)內(nèi)的填充率為15～20%。填充率太低，則厭氧氨化菌含量不高，進(jìn)而影響脫氮效率；而填充率過(guò)高，則會(huì)阻礙缺氧攪拌，容易導(dǎo)致厭氧氨化菌的流失，綜合考慮選用15～20%的填充率。所述接種有厭氧氨氧化菌的載體為邊長(zhǎng)為10～20mm的立方體，載體的密度為0.20～0.25g/cm3，孔隙率≥95%。載體密度小于水，可懸浮在水中，無(wú)需攪拌混合；孔隙率是影響微生物和基質(zhì)傳輸性能的重要參數(shù)，較高的孔隙率有利于充分發(fā)揮厭氧氨氧化菌的生物活性。另外，本發(fā)明所述掛膜分三個(gè)階段；第一階段：接種短程硝化污泥時(shí)，短程硝化污泥在mbbr反應(yīng)器內(nèi)水體中的濃度為1000～1500mg/l，調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器內(nèi)的曝氣量為0.2m3/h，使短程硝化污泥吸附在填料表面，可觀察到填料表面顏色由白色轉(zhuǎn)為淡黃。加入低濃度接種污泥可增加反應(yīng)器內(nèi)的生物量且排空時(shí)不會(huì)堵塞填料，高曝氣量增加微生物、填料、基質(zhì)間的接觸，使微生物較快的附著在填料表層，有利于縮短掛膜周期。第二階段：將接種的短程硝化污泥排出mbbr反應(yīng)器，然后調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器內(nèi)的曝氣量為0.15m3/h，并向中間水箱投加氯化銨，使mbbr反應(yīng)器內(nèi)的水體中游離氨濃度為3～5mg/l，以促進(jìn)aob的掛膜生長(zhǎng)。懸浮接種污泥的排出有利于固定生物膜附著生長(zhǎng)，降低曝氣量的同時(shí)通過(guò)游離氨對(duì)aob和nob生長(zhǎng)的抑制程度不同，使硝化過(guò)程控制在亞硝化階段，抑制nob的生長(zhǎng)。第三階段：停止投加氯化銨，調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器內(nèi)的曝氣量為0.1m3/h，實(shí)現(xiàn)aob的自然富集。在低溶解氧條件下，利用aob對(duì)溶解氧的親和力大于nob，使其在對(duì)o2的競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)并得到富集，同時(shí)進(jìn)一步節(jié)能降耗。本發(fā)明以上填料可采用碳纖維材料，碳纖維材料的比表面積為1500～2000m2/m3，碳纖維材料的孔隙率≥95%。由于較高的比表面積，填料表面生物量高，傳質(zhì)過(guò)程的溶解氧梯度易于形成短程，硝化效率高效穩(wěn)定，抗沖擊能力強(qiáng)。碳纖維材料在mbbr反應(yīng)器內(nèi)的填充率為40～45%，以保證反應(yīng)器內(nèi)有足夠的生物量實(shí)現(xiàn)短程硝化。本發(fā)明綜合優(yōu)點(diǎn)如下：1）雙污泥系統(tǒng)可以創(chuàng)造適合反硝化聚磷菌、厭氧氨氧化菌和短程硝化菌生長(zhǎng)的最佳條件，使系統(tǒng)處理性能達(dá)到最優(yōu)。2）組合填料比表面積大，生物量多，亞硝積累率最高可達(dá)90%，硝化效果穩(wěn)定且節(jié)省曝氣量。3）厭氧氨氧化過(guò)程為自養(yǎng)脫氮，不消耗有機(jī)碳源，短程反硝化除磷進(jìn)一步地節(jié)省碳源和曝氣量，兩種技術(shù)的耦合可最大程度的節(jié)能降耗。4）污泥產(chǎn)率低，緩解了污泥處置問(wèn)題，降低運(yùn)行成本。5）啟動(dòng)快且脫氮除磷效果穩(wěn)定，尤其在污水碳源不足時(shí)能獲得較高的脫氮除磷效率。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式一、裝置的結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖1中，1-原水水箱；2-進(jìn)水泵；3-a2/o反應(yīng)器；4-攪拌裝置；5-a2/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)；6-a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)；7-a2/o反應(yīng)器的好氧區(qū)；8-聚氨酯海綿；9-曝氣頭；10-中間沉淀池；11-中間水箱；12-提升泵；13-mbbr反應(yīng)器；14-填料；15-沉淀區(qū)；16-溢流式排出口；17-出水水箱；18-鼓風(fēng)機(jī)；19（19.1、19.2、19.3），20（20.1、20.2、20.3、20.4）-流量計(jì)；21（21.1、21.2）-硝化液回流泵；22-污泥回流泵；23-加藥泵；24-加藥罐。a2/o反應(yīng)器3由厭氧區(qū)5、缺氧區(qū)6和好氧區(qū)7順序連接組成。a2/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5和缺氧區(qū)6均設(shè)有攪拌裝置4。a2/o反應(yīng)器3的缺氧區(qū)6的部分格室、好氧區(qū)7和mbbr反應(yīng)器13底部均設(shè)有曝氣頭9，分別通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)18以及流量計(jì)19和流量計(jì)20實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣量的調(diào)控。原水水箱1的出水口通過(guò)進(jìn)水泵2與a2/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)的進(jìn)水口連接，在a2/o反應(yīng)器3的好氧區(qū)7排出口連接中間沉淀池10，中間沉淀池10的上清液排出口連接中間水箱11的進(jìn)水口，中間沉淀池10的污泥出口分兩路，一路直接排放，另一路通過(guò)污泥回流泵22連接a2/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5。中間水箱11的出水口通過(guò)提升泵12連接在mbbr反應(yīng)器13的進(jìn)水端，mbbr反應(yīng)器13內(nèi)設(shè)有填料14，mbbr反應(yīng)器13還設(shè)有沉淀區(qū)15，沉淀區(qū)15設(shè)有溢流式排出口16。在溢流式排出口16上連接出水水箱17，在出水水箱17的出水口上連接回流管，并通過(guò)硝化液回流泵21.2將回流管的另一端連接a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)6。在中間水箱11的出水口上連接回流管，并通過(guò)硝化液回流泵21.1將回流管的另一端連接a2/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)6。加藥罐24通過(guò)加藥泵23連接在中間水箱11的一個(gè)加藥口上。mbbr反應(yīng)器13內(nèi)填料14的材質(zhì)為碳纖維，比表面積1500~2000m2/m3，孔隙率大于95%，主要作用實(shí)現(xiàn)短程硝化，同時(shí)為缺氧區(qū)6中反硝化除磷以及厭氧氨氧化過(guò)程提供充足的電子受體。二、快速啟動(dòng)工藝：1、a2/o反應(yīng)器3的啟動(dòng)：取城市污水處理廠的二沉池排泥，經(jīng)分析其成分中硝化菌質(zhì)量含量為5%，聚磷菌質(zhì)量含量為7.8%。其符合接種污泥的要求，所以本工藝可以取其直接接種。以城市污水處理廠的二沉池排泥作為接種污泥，控制接種污泥后a2/o反應(yīng)器3內(nèi)混合液平均污泥濃度為3000～4000mg/l。開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)18和流量計(jì)20.1-20.4，即調(diào)節(jié)厭氧區(qū)5、缺氧區(qū)6、好氧區(qū)7容積分配比為1:2:4，水力停留時(shí)間12h，污泥回流比100%，開(kāi)啟硝化液回流泵21.1，硝化液回流比300%，按照傳統(tǒng)厭氧/缺氧/好氧的運(yùn)行方式富集聚磷菌。2、在啟動(dòng)a2/o反應(yīng)器3的同時(shí)，啟動(dòng)mbbr反應(yīng)器13的掛膜：生物膜掛膜采用填料14，填充率40～45%。mbbr反應(yīng)器13的進(jìn)水采用a2/o反應(yīng)器3中間水箱11的出水，掛膜啟動(dòng)分為三個(gè)階段：第一階段：接種短程硝化污泥時(shí)，短程硝化污泥在mbbr反應(yīng)器13內(nèi)水體中的濃度為1000～1500mg/l，調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器13內(nèi)的曝氣量為0.2m3/h，使短程硝化污泥吸附在填料表面，填料表面顏色由白色轉(zhuǎn)為淡黃。以上用于接種的短程硝化污泥的特性為：污泥濃度3500mg/l左右，aob的百分比含量為10~12%，nob的百分比含量小于0.5%，亞硝積累率超過(guò)90%。第二階段：將接種的短程硝化污泥排出mbbr反應(yīng)器13，然后調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器13內(nèi)的曝氣量為0.15m3/h。開(kāi)啟加藥泵23，從加藥罐24向中間水箱11投加氯化銨，通過(guò)調(diào)節(jié)氨氮濃度，使mbbr反應(yīng)器13內(nèi)的水體中游離氨濃度為3～5mg/l，以促進(jìn)aob的掛膜生長(zhǎng)。第三階段：關(guān)閉加藥泵23，停止投加氯化銨，調(diào)節(jié)mbbr反應(yīng)器13內(nèi)的曝氣量為0.1m3/h，實(shí)現(xiàn)aob的自然富集。3、對(duì)a2/o反應(yīng)器3內(nèi)厭氧氨氧化菌進(jìn)行馴化：接種有厭氧氨氧化菌的聚氨酯海綿8為邊長(zhǎng)為10～20mm的立方體，其密度為0.20～0.25g/cm3，孔隙率≥95%。外觀呈鐵紅色，厭氧氨氧化菌的百分比含量為10%左右，其對(duì)亞硝酸鹽和氨氮的去除率均超過(guò)95%。待a2/o污泥中聚磷菌百分比含量為20～30%時(shí)，調(diào)節(jié)a2/o反應(yīng)器3厭氧區(qū)5、缺氧區(qū)6、好氧區(qū)7的容積分配比為1:5:1，再向a2/o反應(yīng)器3缺氧區(qū)6投放接種有厭氧氨氧化菌的聚氨酯海綿8，控制聚氨酯海綿8的填充率為15~20%。對(duì)a2/o反應(yīng)器3內(nèi)厭氧氨氧化菌進(jìn)行馴化。4、開(kāi)啟硝化液回流泵21.2，將a2/o反應(yīng)器3和mbbr反應(yīng)器13連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)mbbr反應(yīng)器13沉淀區(qū)15的溢流式排出口16排出的水中no2--n積累率≥70%，系統(tǒng)tn去除率穩(wěn)定在80~85%，tp去除率超過(guò)90%，且聚氨酯海綿8上厭氧氨氧化菌含量較投放時(shí)提高2～3%時(shí)，短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的快速啟動(dòng)完成。三、正常運(yùn)行：原水水箱1中生活污水由進(jìn)水泵2打入a2/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5，同時(shí)進(jìn)入的還有經(jīng)污泥回流泵22送來(lái)的回流污泥，污泥回流比100%；混合液與硝化液回流泵21.2送來(lái)的完成短程硝化的硝化液一起進(jìn)入缺氧區(qū)6，進(jìn)行短程反硝化除磷以及厭氧氨氧化反應(yīng)。經(jīng)a2/o反應(yīng)器3的好氧區(qū)7吹脫n2后，進(jìn)入中間沉淀池10進(jìn)行泥水分離，分別取得上清液和污泥；污泥定期排放，控制污泥齡10~12d，a2/o反應(yīng)器3的容積分配比1:5:1，水力停留時(shí)間8~10h。中間沉淀池10中的上清液進(jìn)入中間水箱11，經(jīng)中間提升泵12進(jìn)入內(nèi)設(shè)填料14的mbbr反應(yīng)器13，通過(guò)開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)18和調(diào)節(jié)流量計(jì)19.1-19.3使總曝氣量為0.10~0.15m3/h，水力停留時(shí)間1~2h，生物膜平均生物量為1500~2000mg/l。在好氧條件下進(jìn)行短程硝化反應(yīng)，硝化液進(jìn)入沉淀區(qū)15，上清液通過(guò)溢流式排出口16進(jìn)入出水水箱17，再由硝化液回流泵21.2送至缺氧區(qū)6為短程反硝化除磷和厭氧氨氧化提供電子受體。為了維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)和運(yùn)行工況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)和調(diào)控。四、應(yīng)用：采用本發(fā)明方法處理某校園內(nèi)學(xué)生宿舍區(qū)化糞池的實(shí)際生活污水，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的脫氮除磷性能如下：項(xiàng)目cod(mg/l)nh4+(mg/l)no2-(mg/l)no3-(mg/l)tn(mg/l)tp(mg/l)進(jìn)水(mg/l)185.756.90.090.2158.35.42出水(mg/l)35.10.27.92.310.80.2去除率(%)81.199.6//81.596.3其中a2/o反應(yīng)器的啟動(dòng)歷時(shí)8d，與此同時(shí)mbbr單元掛膜完成需要10d，接種厭氧氨氧化污泥馴化9d，a2/o反應(yīng)器與mbbr單元的串聯(lián)運(yùn)行歷時(shí)10d后脫氮除磷效果基本穩(wěn)定，系統(tǒng)大概29d（10d+9d+10d）啟動(dòng)完成。雖然進(jìn)水c/n僅為3.18，平均tn、tp去除率分別為81.5%和96.3%，亞硝積累率達(dá)到77.5%，出水cod、nh4+-n、tn、tp等指標(biāo)均優(yōu)于一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了低c/n污水的深度脫氮除磷。當(dāng)前第1頁(yè)12