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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201810422093.5(22)申请日2018.05.04(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人彭永臻 冯岩 赵伟华 黄宇 刘博 王淑莹 (74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C02F3/30(2006.01)C02F101/10(2006.01)C02F101/16(2006.01)(54)发明名称一种城市生活污水内源短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法(57)摘要一种城市生活污水内源短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法，属于市政污水生物处理领域。该装置主要由原水水箱、AOA反应器、二沉池、第一中间水箱、除磷SBR、第二中间水箱、ANAMMOX-UASB组成；方法为：部分生活污水和二沉池的回流污泥首先进入AOA反应器的厌氧区，进行厌氧释磷并贮存内碳源；随后混合液进入AOA反应器的好氧区，进行吸磷和硝化反应；随后混合液进入缺氧区，发生内源短程反硝化，然后混合液进入二沉池进行泥水分离，上清液进入第一中间水箱；部分生活污水进入除磷SBR，静沉后上清液进入第二中间水箱；第一中间水箱和第二中间水箱的出水进入ANAMMOX-UASB进行厌氧氨氧化反应。本发明通过强化污泥的内碳源贮存可以实现低C/N比生活污水的深度脱氮。权利要求书2页说明书4页附图1页CN108439599A2018.08.24CN108439599A1.一种城市生活污水内源短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮除磷的装置，其特征在于包括原水水箱(1)、AOA生物反应器(2)、二沉池(3)、第一中间水箱(4)、除磷SBR反应器(6)、第二中间水箱(6.8)、UASB反应器(5)顺序连接组成；AOA生物反应器(2)顺次包括第一厌氧区(2.1.1)、第二厌氧区(2.1.2)、第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区(2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)、第一缺氧区(2.3.1)、第二缺氧区(2.3.2)；原水水箱(1)通过第一进水泵(1.1)与第一厌氧区(2.1.1)连接，第二厌氧区(2.1.2)与第一好氧区(2.2.1)连接，第三好氧区(2.2.3)与第一缺氧区(2.3.1)连接；第二缺氧区(2.3.2)经溢流管与二沉池(3)连接；二沉池(3)底部通过污泥回流泵(3.1)与第一厌氧区(2.1.1)连接，二沉池(3)出水进入第一中间水箱(4)；原水水箱(1)经过第二进水泵(6.1)与除磷SBR反应器(6)连接，第二中间水箱(6.8)经过排水阀(6.4)与除磷SBR反应器(6)连接，UASB反应器(5)通过第三进水泵(5.1)与第一中间水箱(4)连接，UASB反应器(5)通过第四进水泵(5.3)与第二中间水箱(6.8)连接，同时UASB反应器(5)还通过内回流泵(5.2)进行回流；AOA生物反应器(2)中第一厌氧区(2.1.1)、第二厌氧区(2.1.2)与第一缺氧区(2.3.1)、第二缺氧区(2.3.2)均装有第一搅拌器(2.4)，第一曝气泵(2.5)通过第一转子流量计(2.6)与第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区(2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)中的第一曝气头(2.7)连接，第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区(2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)中放置悬浮聚乙烯生物填料(2.8)，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为30％-40％；除磷SBR反应器(6)设置有第二搅拌器(6.2)和第二曝气头(6.7)，第二曝气泵(6.5)通过第二转子流量计(6.6)与第二曝气头(6.7)连接。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)部分生活污水由原水水箱(1)经第一进水泵(1.1)进入AOA生物反应器(2)的第一厌氧区(2.1.1)，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经污泥回流泵(3.1)抽回的回流污泥，控制厌氧区的水力停留时间为2-2.5h，进行内碳源储存并发生厌氧释磷反应；2)混合液从第二厌氧区(2.1.2)进入第一好氧区(2.2.1)，通过第一转子流量计(2.6)控制溶解氧浓度为4-6mg/L，控制好氧区水力停留时间为3-4h，进行好氧吸磷并完成硝化反应；3)混合液从第三好氧区(2.2.3)进入第一缺氧区(2.3.1)，控制水力停留时间在1-2h，利用厌氧区储存的内碳源进行内源短程反硝化反应，将好氧区生成的硝态氮还原成亚硝态氮；4)混合液从第二缺氧区(2.3)通过溢流管进入二沉池(3)，实现泥水分离的目的，二沉池(3)中的上清液进入中间水箱(4)，二沉池(3)底部的污泥经污泥回流泵(3.1)回流到第一厌氧区(2.1.1)，污泥回流比为70％-100％；5)部分生活污水经第二进水泵(6.1)进入除磷SBR反应器(6)，第二搅拌器(6.2)开始搅拌，聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时聚磷菌将体内的磷酸盐释放到体外；此阶段控制除磷SBR反应器(6)内DO≤0.02mg/L，ORP＝-150～-250mv，pH＝6.5-7.5，反应时间2-2.5h；厌氧反应结束后，第二曝气泵(6.5)开启，进行好氧吸磷反应，此阶段控制除磷SBR反应器(6)内DO为1-2mg/L，反应时间为2-3h，反应结束后，静置沉淀，上清液经排水阀(6.4)进入第二中间水箱(6.8)6)第一中间水箱(4)中的存水经第三进水泵(5.1)泵入UASB反应器(5)，第二中间水箱(6.8)中的存水经第四进水泵(5.3)泵入UASB反应器(5)，进行厌氧氨氧化反应，控制水力停权 利 要 求 书1/2页2CN108439599A2留时间4-5h，厌氧氨氧化反应出水作为最终排水经出水口(5.4)排放；保持AOA生物反应器内活性污泥浓度为2000-3000mg/L，污泥龄控制在10-14d；保持除磷SBR反应器中活性污泥浓度为2000-3000mg/L，污泥龄控制在10-14d。权 利 要 求 书2/2页3CN108439599A3一种城市生活污水内源短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法技术领域[0001]本发明涉及一种城市生活污水内源短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水处理技术领域，适用于新建城市污水处理厂或旧水厂提标改造、市政生活污水和工业废水的处理等污水处理领域。背景技术[0002]在污水治理中，对氮素的去除是污水解决最棘手的问题，也是实现污水深度处置达标排放的关键。按照污水脱氮原理分类，可分为物化法脱氮和生物法脱氮。与物理化学法相比较，生物法在含氮废水处理中呈现出经济高效、应用范围广的特点，同时生物脱氮技术发展潜力巨大，因而只有利用生物法脱氮才是去除污水中氮素最合理可行的措施。[0003]厌氧氨氧化反应是在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以氨氮作为电子供体将亚硝酸盐氮还原为氮气的反应。厌氧氨氧化作为一种高效的生物脱氮工艺，因其高容积去除效率具有很好的开发和应用前景。人们对厌氧氨氧化工艺的研究始于20 世纪末，在21世纪初开发成功，目前在垃圾渗滤液、污泥消化液等高浓度氨氮废水的脱氮处理中已有很多成功的案例。[0004]短程反硝化是将硝态氮(NO3--N)的还原过程控制产物为亚硝态氮 (NO2--N)，与短程硝化相比，短程反硝化受外部环境变化较小，可以比较稳定地实现亚硝积累，从而为厌氧氨氧化反应提供底物。短程反硝化相比传统的完全反硝化相比，具有氮素转换速率快、污泥产量低、碳源需求量少等优势；内源反硝化是指异养反硝化菌以体内贮存的内源物质作为电子供体，将硝态氮或者亚硝态氮还原为氮气的过程。城市污水中含有大量氨氮，可作为厌氧氨氧化反应的基质之一，但是生活污水中亚硝态氮的含量极少，采用内源短程反硝化可以充分利用污水中的碳源实现亚硝态氮的获取。因此，利用内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化可以实现对污水的高效处理。发明内容[0005]本发明提供的是一种内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化处理生活污水的装置与方法。通过“厌氧/好氧/缺氧”的AOA运行模式，强化污泥内碳源的储存能力，最大限度的减少好氧曝气过程中碳源的无效消耗，有效利用碳源；通过厌氧释磷，好氧吸磷以及剩余污泥排放，可以实现对磷的去除；好氧区中的生物填料为泥龄较长的硝化菌富集提供了很好的附着条件，保证系统的硝化效果；缺氧环境中反硝化菌利用自身贮存的内碳源进行短程反硝化，节省了外碳源的投加费用；厌氧氨氧化反应实现了生活污水的氨氮与亚硝态氮的同步去除，连续流的运行模式提高了处理负荷。[0006]其特征在于包括原水水箱(1)、AOA生物反应器(2)、二沉池(3)、第一中间水箱(4)、除磷SBR反应器(6)、第二中间水箱(6.8)、UASB反应器(5) 顺序连接组成；AOA生物反应器(2)顺次包括第一厌氧区(2.1.1)、第二厌氧区 (2.1.2)、第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区说 明 书1/4页4CN108439599A4(2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)、第一缺氧区(2.3.1)、第二缺氧区(2.3.2)；原水水箱(1)通过第一进水泵(1.1)与第一厌氧区(2.1.1)连接，第二厌氧区(2.1.2)与第一好氧区(2.2.1)连接，第三好氧区(2.2.3)与第一缺氧区(2.3.1)连接；第二缺氧区(2.3.2)经溢流管与二沉池(3)连接；二沉池(3)底部通过污泥回流泵(3.1)与第一厌氧区(2.1.1) 连接，二沉池(3)出水进入第一中间水箱(4)；原水水箱(1)经过第二进水泵 (6.1)与除磷SBR反应器(6)连接，第二中间水箱(6.8)经过排水阀(6.4) 与除磷SBR反应器(6)连接，UASB反应器(5)通过第三进水泵(5.1)与第一中间水箱(4)连接，UASB反应器(5)通过第四进水泵(5.3)与第二中间水箱(6.8)连接，同时UASB反应器(5)还通过内回流泵(5.2)进行回流； AOA生物反应器(2)中第一厌氧区(2.1.1)、第二厌氧区(2.1.2)与第一缺氧区(2.3.1)、第二缺氧区(2.3.2)均装有第一搅拌器(2.4)，第一曝气泵(2.5) 通过第一转子流量计(2.6)与第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区(2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)中的第一曝气头(2.7)连接，第一好氧区(2.2.1)、第二好氧区 (2.2.2)、第三好氧区(2.2.3)中放置悬浮聚乙烯生物填料(2.8)，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为30％-40％；除磷SBR反应器(6)设置有第二搅拌器(6.2)和第二曝气头(6.7)，第二曝气泵(6.5)通过第二转子流量计(6.6) 与第二曝气头(6.7)连接。[0007]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：[0008]1)部分生活污水由原水水箱(1)经第一进水泵(1.1)进入AOA生物反应器(2)的第一厌氧区(2.1.1)，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经污泥回流泵(3.1)抽回的回流污泥，控制厌氧区的水力停留时间为2-2.5h，进行内碳源储存并发生厌氧释磷反应；[0009]2)混合液从第二厌氧区(2.1.2)进入第一好氧区(2.2.1)，通过第一转子流量计(2.6)控制溶解氧浓度为4-6mg/L，控制好氧区水力停留时间为3-4h，进行好氧吸磷并完成硝化反应；[0010]3)混合液从第三好氧区(2.2.3)进入第一缺氧区(2.3.1)，控制水力停留时间在1-2h，利用厌氧区储存的内碳源进行内源短程反硝化反应，将好氧区生成的硝态氮还原成亚硝态氮；[0011]4)混合液从第二缺氧区(2.3)通过溢流管进入二沉池(3)，实现泥水分离的目的，二沉池(3)中的上清液进入中间水箱(4)，二沉池(3)底部的污泥经污泥回流泵(3.1)回流到第一厌氧区(2.1.1)，污泥回流比为70％-100％；[0012]5)部分生活污水经第二进水泵(6.1)进入除磷SBR反应器(6)，第二