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基于侧流短程硝化-厌 氧 氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及方法

阅读：140发布：2020-05-11

专利汇可以提供基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及方法，包括氨氮吸附单元、升温再生单元和再生液脱氮模块；所述的氨氮吸附单元包括装填有吸附材料的氨氮吸附柱(1)；所述的升温再生单元包括依次连接的再生液储备箱(2)和再生液进水泵 (9)，所述的再生液储备箱(2)通过再生液进水泵(9)连接氨氮吸附柱(1)的再生液入口，再生液在再生液储备箱(2)中通过污水源热泵 (20)进行加热，所述的再生液储备箱(2)还连接氨氮吸附单元并回收从氨氮吸附柱(1)流出的再生液；所述的再生液脱氮模块连接升温再生单元的再生液储备箱(2)。与现有技术相比，本发明具有成本低、效果好等优点。，下面是基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，包括氨氮吸附单元、升温再生单元和再生液脱氮模块；
所述的氨氮吸附单元包括依次连接的污水进水泵(8)、进水阀门(11)、装填有吸附材料的氨氮吸附柱(1)和放空阀门组；
所述的升温再生单元包括依次连接的再生液储备箱(2)和再生液进水泵(9)，所述的再生液储备箱(2)通过再生液进水泵(9)连接氨氮吸附柱(1)的再生液入口，所述的再生液储备箱(2)内装有再生液，再生液在再生液储备箱(2)中通过污水源热泵(20)进行加热，所述的再生液储备箱(2)连接沉淀剂加药器(5)，所述的沉淀剂加药器(5)内装有除钙沉淀剂，所述的再生液储备箱(2)还连接氨氮吸附单元并回收从氨氮吸附柱(1)流出的再生液；
所述的再生液脱氮模块为侧流短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元，侧流短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元连接升温再生单元的再生液储备箱(2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的吸附材料选自天然沸石、改性沸石、分子筛、粉煤灰中的一种或几种；
所述的再生液为钠盐、钾盐、钙盐溶液或混合液，浓度为0.01-100g/L。
3.根据权利要求1所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的污水源热泵(20)的进水为污水处理厂处理的中水或二级出水。
4.根据权利要求1所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的再生液加热温度为25-50℃；
污水在氨氮吸附单元中的水力停留时间(HRT)为1-120min；
再生液对氨氮吸附材料的再生时间为0.5-72h。
5.根据权利要求1所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的侧流短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元为两段式脱氮单元或一段式脱氮单元，其中，两段式脱氮单元包括部分亚硝化-厌氧氨氧化单元和短程硝化-厌氧氨氧化单元；
一段式脱氮单元为全程自养脱氮单元。
6.根据权利要求5所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的两段式脱氮单元为：部分亚硝化单元与厌氧氨氧化单元组合而成的部分亚硝化-厌氧氨氧化单元，或者由短程硝化单元与厌氧氨氧化单元组合而成的短程硝化-厌氧氨氧化单元；
其中，
部分亚硝化单元包括部分亚硝化反应器(3)，该部分亚硝化反应器(3)通过管道连接再生液储备箱(2)，并在该连接管道上设有部分亚硝化进水泵(10)以及第一pH调节器(6)，所述的部分亚硝化反应器(3)连接曝气泵(21)；
短程硝化单元包括短程硝化反应器(3’)，该短程硝化反应器(3’)通过管道连接再生液储备箱(2)，并在两者的连接管道上设有短程硝化进水泵(10’)以及第一pH调节器(6)，所述的短程硝化反应器(3’)连接曝气泵(21)，所述的短程硝化反应器(3’)的出水口通过回流管连接再生液储备箱(2)，并在回流管上设有引流泵(22)；
厌氧氨氧化单元包括ANAMMOX反应器(4)，该ANAMMOX反应器(4)入口设有ANAMMOX进水管路，出口设有再生液循环管路，所述的ANAMMOX进水管路上设有第二pH调节器(7)；在与部分亚硝化单元进行组合时，ANAMMOX进水管路连接部分亚硝化反应器(3)；在与短程硝化单元进行组合时，ANAMMOX进水管路连接短程硝化反应器(3’)；所述的再生液循环管路连接再生液储备箱(2)。
7.根据权利要求6所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的部分亚硝化反应器(3)中接种污泥为短程硝化污泥或好氧池前端污泥中的一种或两种；所述的部分亚硝化反应器(3)的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L；SRT为
5-200d；DO控制在0.2-3.0mg/L；pH控制在6.5-8.5；温度控制在25-40℃；
待处理再生液在部分亚硝化反应器(3)中的HRT为2-48h；
所述的ANAMMOX反应器(4)中的接种污泥为ANAMMOX颗粒污泥，已挂好膜的ANAMMOX填料中的一种或两种；所述的ANAMMOX反应器(4)的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L；
待处理再生液在ANAMMOX反应器中的HRT为2-72h；
所述的第一pH调节器(6)和第二pH调节器(7)内的pH缓冲剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化钠、石灰中的一种或几种；
所述的短程硝化反应器(3’)中接种污泥为短程硝化污泥或好氧池前端污泥中的一种+
或两种；短程硝化反应器(3’)的进水NH4-N浓度为50-2000mg/L，SRT为1-200d，DO控制在
0.3-3.0mg/L，pH控制在6.5-8.5，温度控制在25-40℃；
待处理再生液在短程硝化反应器(3’)中的HRT为2-48h；
所述的引流泵(22)的引流流量为待处理再生液的25％-75％。
8.根据权利要求5所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的全程自养脱氮单元包括CANON反应器(3”)，该CANON反应器(3”)入口通过管道连接再生液储备箱(2)，并在两者的连接管道上设有CANON进水泵(10”)以及第二pH调节器(7)，CANON反应器(3”)出口通过再生液循环管连接再生液储备箱(2)；所述的CANON反应器(3”)还连接曝气泵(21)。
9.根据权利要求1所述的一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，所述的氨氮吸附单元多组并联，共用一个升温再生单元。
10.采用权利要求1所述的系统进行氨氮高效去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)待处理的含氨氮污水由污水进水泵(8)连续泵入氨氮吸附单元，经氨氮吸附单元出口排出，直至氨氮吸附单元出水达到设定浓度后停止；
2)启动再生液进水泵(9)，经污水源热泵(20)加热的再生液由再生液储备箱(2)中泵入氨氮吸附单元，对氨氮吸附材料充分浸泡进行再生处理，再生液回流至再生液储备箱(2)中，完成一个吸附再生循环；
3)含有高浓度氨氮的再生液通过短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元去除氨氮后，返回再生液储备箱(2)。

说明书全文

基于侧流短程硝化-厌 氧 氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及

方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境保护与污水处理技术领域，具体来说是一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统及方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着工业化的发展，氨氮废水导致的污染问题日益严重。氨氮是破坏水体平衡，造成水体富营养化的重要因素之一，其过量排放会给生态环境和人体造成巨大危害，它不仅会促进水体富营养化，而且还会产生恶臭，给供水造成障碍。污水中的氨氮主要来源于化肥、制革、养殖、石油化工、肉类加工等行业的废水与垃圾渗滤液排放，以及城市污水和农业灌溉排水。目前去除氨氮运用较多的技术为：生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法以及离子交换法。生物脱氮法在国内运用最多，但常规工艺过程需要曝气设施并且投加碳源，造成运行费用高并且占地面积大；氨吹脱汽提法工艺流程简单，但需要解决吹脱形成的氨气收集与出路问题，且运行过程中易于生成水垢，影响运行操作；折点氯化法脱氮效率高，适用于废水的深度处理，但副产物氯胺会造成二次污染；化学沉淀法适用于各种浓度氨氮废水，但暂未寻找到廉价高效的沉淀剂用于应用；离子交换法具有投资省、工艺简单等优点，但再生成本较高，并且再生液仍为高浓度氨氮废水，需要进一步处理。

[0003] 近几年研究广泛的厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺为污水脱氮提供了一种新的方式，与传统的硝化/反硝化脱氮工艺相比，ANAMMOX工艺可以减少100％的有机碳源投加量，降低60％的曝气量，产泥量也会减少90％，具有广泛的应用前景。但是鉴于目前的研究进展，ANAMMOX工艺难以应用到主流污水处理，其难点主要为以下几点：(1)ANAMMOX菌生长的最适温度为30-35℃，然而大水量的市政污水难以满足ANAMMOX菌对温度的要求。(2)市政污水中的氨氮浓度大约为30mg/L，此氨氮浓度较低，会严重影响ANAMMOX菌的活性。(3)主流污水中存在多种杂质离子和毒性物质，直接引入会抑制ANAMMOX菌的活性。(4) ANAMMOX在主流污水处理中容易残留NO3--N和NO2--N，造成出水水质超标。因此，如果能寻找一条既能满足ANAMMOX菌的生存条件，又能实现氨氮高效稳定去除的工艺路线，无疑是一条经济和高效的技术路线。目前，国内外尚无该方面的技术报道。

[0004] 中国专利CN107804890A公开了一种提高氨氮吸附材料长期吸附性能的处理系统及方法，所述的处理系统包括氨氮吸附单元和再生单元，氨氮吸附单元包括依次连接的污水进水泵、进水阀门、装填有吸附材料的氨氮吸附柱和放空阀门组，所述的再生单元包括依次连接的再生液储备箱和再生液进水泵，所述的再生液储备箱内装有再生液，所述的再生液进水泵的出口管路上连接氧化剂进药器，所述的氧化剂进药器内装有氧化剂。该发明在运行时采用含氧化剂再生液，再生处理成本高，同时该发明采用的氧化剂会与氨氮反应生成其他产物，导致再生液中氧化剂的浓度不断下降，再生效率逐渐降低，并且再生液使用后变为高浓度氨氮废水，难以再次使用并无法满足排放标准，仍需进一步处理。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除方法。这种氨氮高效去除技术可以解决由于主流污水处理难以提供适宜温度、进水氨氮浓度低、存在杂质离子和毒性物质以及去除效率不稳定等制约ANAMMOX工艺应用的问题。同时也可以解决现有技术中氨氮吸附材料再生成本较高及再生液无法重复利用的问题。

[0006] 基于目前ANAMMOX工艺由于工艺条件限制难以在主流污水中实现应用，氨氮吸附材料再生成本较高以及再生液中的高浓度氨氮需进一步处理的问题，本发明提出了一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除技术路线。本发明将分段式短程硝化-厌氧氨氧化(SHARON-ANAMMOX)、部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-ANAMMOX)、以及全程自养脱氮(CANON)工艺应用到侧流污水处理，前端连接氨氮吸附再生工艺。同时在氨氮吸附再生过程中加入污水源热泵，利用城市原生污水中的热能对再生液进行温度控制，提高再生效率与再生速度。与现行的氨氮吸附再生工艺和主流ANAMMOX工艺相比，本发明具有吸附材料再生成本低、ANAMMOX系统运行稳定、出水水质稳定达标等优点。将污水源热泵作为低位热源，使整体处理工艺更加节能、环保。同时本发明还可以实现再生液处理回用，低占地面积，具有显著的经济效益和实际工程意义。

[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0008] 一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，其特征在于，包括氨氮吸附单元、升温再生单元和再生液脱氮模块；

[0009] 所述的氨氮吸附单元包括依次连接的污水进水泵、进水阀门、装填有吸附材料的氨氮吸附柱和放空阀门组；所述的吸附材料选自天然沸石、改性沸石、分子筛、粉煤灰中的一种或几种；污水在氨氮吸附单元中的水力停留时间(HRT)为 1-120min；

[0010] 所述的升温再生单元包括依次连接的再生液储备箱和再生液进水泵，所述的再生液储备箱通过再生液进水泵连接氨氮吸附柱的再生液入口，所述的再生液储备箱内装有再生液，再生液在再生液储备箱中通过污水源热泵进行加热，所述的再生液储备箱连接沉淀剂加药器，所述的沉淀剂加药器内装有除钙沉淀剂，所述的再生液储备箱还连接氨氮吸附单元并回收从氨氮吸附柱流出的再生液；

[0011] 所述的再生液为钠盐、钾盐、钙盐溶液或混合液，浓度为0.01-100g/L。所述的污水源热泵的进水为污水处理厂处理的中水或二级出水。所述的再生液加热温度为25-50℃；

[0012] 再生液对氨氮吸附材料的再生时间为0.5-72h。

[0013] 本发明的反应原理如下：

[0014] 氨氮吸附单元：固态氨氮吸附材料通过离子交换机理去除污水中的氨氮，使出水达到相关国家标准的要求，其反应见式(1)。

[0015]

[0016] 其中，A+为氨氮吸附材料表面可交换离子，Z-为吸附材料结构。

[0017] 升温再生单元：升温再生单元利用再生液中的金属阳离子将氨氮吸附材料表面的NH4+交换到溶液中，实现氨氮吸附材料的再生，并利用污水源热泵加热再生液提高再生速率。再生反应见式(2)。

[0018]

[0019] 其中，B+为再生液中的金属阳离子。此反应为吸热反应，加热再生液有利于氨氮吸附材料解吸，实现快速高效再生。

[0020] 随着氨氮吸附单元再生次数的增加，解吸下来的氨氮将会在再生液中大量富集，当达到一定的再生次数后，由于再生液中氨氮浓度过高将导致再生效率下降，难以继续使用。常规生物处理是将氨氮转化为硝氮，再采用投加碳源的方式进行反硝化，但这种方法将会增加处理成本及占地面积。

[0021] 针对再生液中高浓度氨氮的去除需求，本发明拟采用再生液脱氮模块即短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元进行处理。短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元连接升温再生单元的再生液储备箱。

[0022] 该再生液脱氮模块可采用两段式或一段式。两段式工艺可采用部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-ANAMMOX)和短程硝化-厌氧氨氧化(SHARON-ANAMMOX)工艺。一段式则可采用全程自养脱氮(CANON)工艺。前段污水源热泵加热再生液的目标是控制水温为35℃左右，以便在高效解吸再生的同时，为短程硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺的功能性微生物提供最适生长温度。具体各单元反应原理如下所述。

[0023] 部分亚硝化(PN)单元：部分亚硝化是利用亚硝化菌将55-60％的NH4+转化成NO2-，使其出水满足ANAMMOX反应器进水基质比例要求，即NO2-:NH4+＝1.32。具体反应见式(3)。

[0024]

[0025] 短程硝化(SHARON)单元：通过将待处理再生液分流，实现部分再生液短程硝化反应，使ANAMMOX脱氮单元进水满足基质比例(NH4+:NO2-＝1:1.32)。短程硝化反应见式(4)。

[0026]

[0027] ANAMMOX脱氮单元：再生液中氨氮的去除是吸附-再生循环持续进行的关键。- +
ANAMMOX脱氮单元利用ANAMMOX菌在缺氧条件下以NO2为电子受体将 NH4转化为N2。ANAMMOX过程见式(5)。

[0028]

[0029] CANON脱氮单元：CANON工艺为短程硝化与厌氧氨氧化反应在同一反应器中进行，通过氨氧化菌(AOB)与ANAMMOX菌在低DO含量条件下，AOB以 O2为电子受体将NH4+-N氧化为NO2--N，ANAMMOX菌以AOB产生的NO2--N为电子受体，与剩余NH4+-N反应，生成N2，达到脱氮目的。CANON过程见式(6)。

[0030]

[0031] 部分亚硝化和短程硝化过程会消耗部分碱度，同时待处理再生液中NH4+的存在会降低溶液的pH，反应见式(7)。

[0032]

[0033] 针对待处理再生液pH降低的问题，采用外加碱度的方式来维持进入ANAMMOX 脱氮单元pH的最适范围，外加碱度通过投加pH缓冲剂来实现，其反应式(8)、(9)、(10)为：

[0034]

[0035]

[0036] OH-+H+→H2O (10)

[0037] 所述的短程硝化-厌氧氨氧化脱氮单元为两段式脱氮单元或一段式脱氮单元，其中，两段式脱氮单元包括部分亚硝化-厌氧氨氧化单元和短程硝化-厌氧氨氧化单元；一段式脱氮单元为全程自养脱氮单元。

[0038] 所述的两段式脱氮单元为：部分亚硝化单元与厌氧氨氧化单元组合而成的部分亚硝化-厌氧氨氧化单元，或者由短程硝化单元与厌氧氨氧化单元组合而成的短程硝化-厌氧氨氧化单元；

[0039] 其中，

[0040] 部分亚硝化单元包括部分亚硝化反应器，该部分亚硝化反应器通过管道连接再生液储备箱，并在该连接管道上设有进水泵以及第一pH调节器，所述的部分亚硝化反应器连接曝气泵；

[0041] 短程硝化单元包括短程硝化反应器，该短程硝化反应器通过管道连接再生液储备箱，并在两者的连接管道上设有进水泵以及第一pH调节器，所述的短程硝化反应器连接曝气泵，所述的短程硝化反应器的出水口通过回流管连接再生液储备箱，并在回流管上设有引流泵；

[0042] 厌氧氨氧化单元包括ANAMMOX反应器，该ANAMMOX反应器入口设有 ANAMMOX进水管路，出口设有再生液循环管路，所述的ANAMMOX进水管路上设有第二pH调节器；在与部分亚硝化单元进行组合时，ANAMMOX进水管路连接部分亚硝化反应器；在与短程硝化单元进行组合时，ANAMMOX进水管路连接短程硝化反应器；所述的再生液循环管路连接再生液储备箱。

[0043] 所述的全程自养脱氮单元包括CANON反应器，该CANON反应器入口通过管道连接再生液储备箱，并在两者的连接管道上设有进水泵以及第一pH调节器，CANON反应器出口通过再生液循环管连接再生液储备箱；所述的CANON反应器还连接曝气泵。

[0044] 所述的氨氮吸附单元多组并联，共用一个升温再生单元。

[0045] 采用上述三种不同的再生液脱氮模块进行再生液脱氮方案分别具体描述如下：

[0046] 第一种再生液脱氮方案：部分亚硝化-厌氧氨氧化单元

[0047] 本再生液脱氮方案采用PN-ANAMMOX工艺。所述的部分亚硝化单元包括依次连接的部分亚硝化进水泵、部分亚硝化进水阀门、部分亚硝化反应器和放空阀门组，所述的部分亚硝化进水泵连接再生液储备箱与部分亚硝化反应器之间的管路，所述的部分亚硝化反应器装填有硝化污泥，所述的部分亚硝化反应器连接曝气泵，所述的部分亚硝化反应器进水管路上连接第一pH调节器，所述的第一pH调节器内装有pH缓冲剂。所述的ANAMMOX脱氮单元包括依次连接的进水阀门、 ANAMMOX反应器和放空阀门组，所述的放空阀门组包括放空阀门和再生液回流阀门，所述的再生液回流阀门连接再生液储备箱，所述的ANAMMOX进水管路上连接第二pH调节器，所述的第二pH调节器内装有pH缓冲剂。

[0048] 进一步地，部分亚硝化反应器中的接种污泥为短程硝化污泥或好氧池前端污泥中的一种或两种。

[0049] 进一步地，部分亚硝化反应器的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L。

[0050] 进一步地，待处理再生液在部分亚硝化反应器中的HRT为2-48h。

[0051] 进一步地，部分亚硝化反应器的SRT为5-200d。

[0052] 进一步地，部分亚硝化反应器的DO控制在0.2-3.0mg/L。

[0053] 进一步地，部分亚硝化反应器中的pH控制在6.5-8.5。

[0054] 进一步地，部分亚硝化反应器中的温度控制在25-40℃。

[0055] 进一步地，ANAMMOX反应器中的接种污泥为ANAMMOX颗粒污泥，已挂好膜的ANAMMOX填料中的一种或两种。

[0056] 进一步地，待处理再生液在ANAMMOX反应器中的HRT为2-72h。

[0057] 进一步地，ANAMMOX反应器的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L。

[0058] 进一步地，所述的第一和第二pH调节器内的pH缓冲剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化钠、石灰中的一种或几种。

[0059] 第二种再生液脱氮方案：短程硝化-厌氧氨氧化单元

[0060] 本再生液脱氮方案采用SHARON-ANAMMOX工艺。所述的短程硝化单元包括依次连接的短程硝化进水泵、短程硝化进水阀门、短程硝化反应器和放空阀门组，所述的短程硝化进水泵连接再生液储备箱与短程硝化反应器之间的管路，所述的短程硝化反应器装填有硝化污泥，所述的短程硝化反应器还连接曝气泵，所述的短程硝化单元还配备引流泵，引流泵连接再生液储备箱与ANAMMOX反应器之间的管路，所述的短程硝化反应器进水管路上连接第一pH调节器，所述的第一pH调节器内装有pH缓冲剂。所述的ANAMMOX脱氮单元包括依次连接的进水阀门、 ANAMMOX反应器和放空阀门组，所述的ANAMMOX反应器内装填有厌氧颗粒污泥，所述的放空阀门组包括放空阀门和再生液回流阀门，所述的再生液回流阀门连接再生液储备箱，所述的ANAMMOX进水管路上连接第二pH调节器，所述的第二pH调节器内装有pH缓冲剂。

[0061] 进一步地，短程硝化反应器中的接种污泥为短程硝化污泥或好氧池前端污泥中的一种或两种。

[0062] 进一步地，短程硝化反应器的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L。

[0063] 进一步地，短程硝化单元引流泵引流流量为待处理再生液的25％-75％。

[0064] 进一步地，待处理再生液在短程硝化反应器中的HRT为2-48h。

[0065] 进一步地，短程硝化反应器的SRT为1-200d。

[0066] 进一步地，短程硝化反应器中的DO控制在0.3-3.0mg/L。

[0067] 进一步地，短程硝化反应器中的pH控制在6.5-8.5。

[0068] 进一步地，短程硝化反应器中的温度控制在25-40℃。

[0069] 进一步地，ANAMMOX反应器中的接种污泥为ANAMMOX颗粒污泥，已挂好膜的ANAMMOX填料中的一种或两种。

[0070] 进一步地，待处理再生液在ANAMMOX反应器中的HRT为2-72h。

[0071] 进一步地，ANAMMOX反应器的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L。

[0072] 进一步地，所述的第一和第二pH调节器内的pH缓冲剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化钠、石灰中的一种或几种。

[0073] 第三种再生液脱氮方案：全程自养脱氮单元

[0074] 本再生液脱氮方案采用CANON工艺。所述的CANON脱氮单元包括依次连接的CANON进水泵、CANON进水阀门、CANON反应器和放空阀门组，所述的 CANON进水泵连接再生液储备箱与CANON反应器之间的管路，所述的放空阀门组包括放空阀门和再生液回流阀门，所述的再生液回流阀门连接再生液储备箱，所述CANON进水管路上连接第二pH调节器，所述的第二pH调节器内装有pH缓冲剂。

[0075] 进一步地，CANON反应器的进水NH4+-N浓度为50-2000mg/L。

[0076] 进一步地，待处理再生液在CANON反应器中的HRT为3-72h。

[0077] 进一步地，CANON反应器中的DO控制在0.2-3.0mg/L。

[0078] 进一步地，CANON反应器中的pH控制在6.5-8.5。

[0079] 进一步地，CANON反应器内温度维持范围为25-40℃。

[0080] 进一步地，CANNON反应器内接种污泥为ANAMMOX颗粒污泥，已挂好膜的ANAMMOX填料中的一种或两种。

[0081] 进一步地，所述的第二pH调节器内的pH缓冲剂为碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化钠、石灰中的一种或几种。

[0082] 采用所述的系统进行氨氮高效去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0083] 1)待处理的含氨氮污水由污水进水泵连续泵入氨氮吸附单元，经氨氮吸附单元出口排出，直至氨氮吸附单元出水达到设定浓度(满足相关排放标准的设定值)后停止污水进水泵运行。

[0084] 2)启动再生液进水泵，经污水源热泵加热的再生液由再生液储备箱中泵入氨氮吸附单元，对氨氮吸附材料充分浸泡进行再生处理，再生液回流至再生液储备箱中，完成一个吸附再生循环。

[0085] 3)在第一种再生液脱氮方案中，含有高浓度氨氮的再生液通过部分亚硝化进水泵打入部分亚硝化反应器，在部分亚硝化反应器中反应完成后通过ANAMMOX 脱氮进水泵打入ANAMMOX反应器。

[0086] 4)在第二种再生液脱氮方案中，含有高浓度氨氮的再生液通过短程硝化进水泵打入短程硝化反应器，同时，引流泵引流部分待处理再生液，与完成短程硝化的再生液混合后泵入ANAMMOX反应器。

[0087] 5)在第三种再生液脱氮方案中，含有高浓度氨氮的再生液通过CANON进水泵直接泵入CANON反应器。

[0088] 6)在第一种再生液脱氮方案和第二种再生液脱氮方案中，pH缓冲剂先通过第一pH调节器加入到部分亚硝化和短程硝化反应器中，再通过第二pH调节器加入到完成部分亚硝化和短程硝化处理的再生液当中，通过ANAMMOX脱氮进水泵同时打入ANAMMOX反应器，在ANAMMOX反应器内完成脱氮，处理后的再生液经排水阀门排出至再生液储备箱回用；在第三种再生液脱氮方案中，pH缓冲剂直接加入待处理再生液，通过CANON进水泵同时打入CANON反应器，在CANON 反应器内进行全程自养脱氮，处理后的再生液经排水阀门排出至再生液储备箱回用。

[0089] 7)氨氮吸附单元可多组并联，共用一个升温再生单元。

[0090] 本发明基于短程硝化-厌氧氨氧化工艺，通过对高浓度再生液进行脱氮处理，从而实现了氨氮吸附-再生-短程硝化-厌氧氨氧化工艺流程的完整脱氮。污水中的氨氮通过氨氮吸附单元进行吸附去除，出水氨氮浓度可达到GB18918-2002国家一级 A排放标准甚至更为严格的类IV类数标准。再生时，通过污水源热泵对再生液进行加热，一方面升高温度使再生速率加快，再生效果显著提升；另一方面，对再生液升温，为短程硝化、部分亚硝化、ANAMMOX脱氮和CANON脱氮单元提供合适的反应温度。短程硝化和部分亚硝化单元将待处理再生液中高浓度氨氮部分转化成亚硝氮，为ANAMMOX脱氮单元的进水提供适宜基质浓度。通过向部分亚硝化、短程硝化、ANAMMOX脱氮和CANON脱氮单元的进水中投加pH缓冲剂以实现进水pH的稳定，ANAMMOX脱氮和CANON脱氮单元的出水为去除氨氮后的再生液，可直接流入再生液储备箱进行再生液的回用。当再生液中的干扰离子达到一定浓度之后，通过投加沉淀剂将干扰离子转化为沉淀并固液分离，达到去除干扰离子的目的。

[0091] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0092] 本发明可用于城镇污水、工业废水、初期雨水和黑臭水体的氨氮和总氮去除。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0093] (1)通过氨氮快速吸附-活化再生的工艺单元设计，实现了低占地、短HRT下快速去除氨氮和总氮的目的，能够有效控制污水处理系统出水和污染水体的氨氮和总氮浓度；

[0094] (2)将ANAMMOX工艺应用到再生液的侧流氨氮去除，避免了原有的吹脱、次氯酸钠氧化、硝化再生-外加碳源反硝化等工艺的高成本问题；

[0095] (3)氨氮吸附-再生-短程硝化-厌氧氨氧化的整体工艺设计具有显著创新，既能利用吸附-再生单元实现氨氮富集，避免ANAMMOX工艺应用于主流系统氨氮浓度过低的问题，又能避免污水中毒性物质对ANAMMOX菌的抑制作用，还能规避 ANAMMOX系统反应后硝酸盐或者亚硝酸盐残留造成出水总氮超标的问题(50-70mg/L)，且残留硝酸盐或者亚硝酸盐可在后续循环中继续利用。

[0096] (4)升温再生与AOB及ANAMMOX菌的最适温度环境有机耦合。本发明利用污水源提升再生液温度，既有助于提高氨氮吸附材料的再生效率，加快再生速率，又为AOB和ANAMMOX菌的生长增殖提供了有利的环境条件，在提高工艺运行效率的同时有效降低了污水处理能耗。

[0097] (5)适当的盐分浓度既有助于提高氨氮再生效率，又对AOB及ANAMMOX菌具有促进作用，提高脱氮性能。

[0098] (6)通过外加碱度，实现了维持进入部分亚硝化、短程硝化、ANAMMOX脱氮和CANON脱氮元适宜的pH范围。ANAMMOX菌以CO2为碳源，通过外加碱度调节pH的同时可为ANAMMOX菌提供CO2，提高ANAMMOX脱氮单元和 CANON脱氮单元的处理效率。附图说明

[0099] 图1为第一种基于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除技术的流程示意图；

[0100] 图2为第二种基于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除技术的流程示意图；

[0101] 图3为第三种基于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除技术的流程示意图；

[0102] 图4为实施例2中试期间进出系统的水质情况图；

[0103] 图5为实施例2中试期间进出部分亚硝化反应器的部分亚硝化进出水水质情况图；

[0104] 图6为实施例2中试期间进出ANAMMOX反应器的进出水水质情况图；

[0105] 图7为中试期间CANON反应器内填料示意图；

[0106] 图8为图1-6中线段标识。

[0107] 图中标识如下：

[0108] 氨氮吸附柱1、再生液储备箱2、部分亚硝化反应器3、短程硝化反应器3’、 CANON反应器3”、ANAMMOX反应器4、沉淀剂加药器5、第一pH调节器6、第二pH调节器7、污水进水泵8、再生液进水泵9、部分亚硝化进水泵10、短程硝化进水泵10’、CANON进水泵10”、进水阀门11、再生液进水阀门12、部分亚硝化进水阀门13、短程硝化进水阀门13’、CANON进水阀门13”、ANAMMOX脱氮进水阀门14、氨氮吸附柱排水阀门15、ANAMMOX反应器排水阀门16、CANON 反应器排水阀门16’、再生液回流阀门17、放空阀门18、排气阀门19、污水源热泵20、曝气泵21、引流泵22。

具体实施方式

[0109] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的实施例仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的方案。下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0110] 实施例1

[0111] 一种基于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的氨氮高效去除系统，流程图如图1所示，包括氨氮吸附单元、升温再生单元、部分亚硝化单元以及ANAMMOX脱氮单元。氨氮吸附单元包括依次连接的污水进水泵8、进水阀门11、装填有吸附材料的氨氮吸附柱1和氨氮吸附柱排水阀门15。

[0112] 升温再生单元包括再生液储备箱2，该再生液储备箱2通过管道连接氨氮吸附柱1，并在两者的连接管道上依次设有再生液进水泵9和再生液进水阀门12，再生液储备箱2内装有再生液，再生液储备箱2还连接污水源热泵20和沉淀剂加药器 5，再生液储备箱2连接氨氮吸附柱1并回收从氨氮吸附柱1流出的再生液，再生液储备箱2与氨氮吸附柱1之间还设有再生液回流阀门17和放空阀18，再生液为 10g/L 氯化钠溶液。

[0113] 部分亚硝化单元包括依次连接的部分亚硝化进水泵10、进水阀门13、部分亚硝化反应器3，所述的部分亚硝化进水泵10连接再生液储备箱2和部分亚硝化进水阀门13之间的管路，且该管路上还设有第一pH调节器6，同时部分亚硝化反应器3还与曝气泵21连接，所述的部分亚硝化反应器3内接种污泥采用硝化污泥。

[0114] ANAMMOX脱氮单元包括依次连接的第二pH调节器7、ANAMMOX进水阀门14、ANAMMOX反应器4、ANAMMOX反应器排水阀门16，所述的ANAMMOX 反应器4内接种污泥为厌氧颗粒污泥，ANAMMOX反应器4与再生液储备箱2之间通过再生液循环管路连接，并在该再生液循环管路上设置ANAMMOX反应器排水阀门16，回用再生液，ANAMMOX反应器4所产生的气体通过排气阀门19排出。pH缓冲剂通过第二pH调节器7加到部分亚硝化反应器3的出水中，缓冲剂选自碳酸钠或者碳酸氢钠中的至少一种。

[0115] 具体步骤如下：待处理的氨氮污水由污水进水泵8经由进水阀门11打入氨氮吸附柱1，氨氮吸附1中的吸附材料充分吸附污水中的氨氮，达到预设运行时间后，关闭污水进水泵8，打开氨氮吸附柱排水阀门15和放空阀门18，排出所有已处理水后对氨氮吸附柱1进行再生。再生时，打开再生液回流阀门17，关闭排水阀门 15和放空阀门18，再生液经污水源热泵20加热后，由再生液进水泵9经由再生液进水阀门12将再生液从储备箱2中打入氨氮吸附柱1，当再生液充满氨氮吸附柱1 后经再生液回流阀门17回到再生液储备箱2，形成循环再生处理系统，再生结束后关闭再生液进水泵9和再生液进水阀门12，让再生液完全回流至再生液储备箱2 中，完成再生。再生完毕后再泵入待处理的高浓度氨氮污水进行吸附，每再生4-10 次后，通过沉淀剂加药器5向再生液储备箱2中投加沉淀剂并搅拌，充分反应后沉降，最后沉淀物经泥斗排出。经处理后的再生液由部分亚硝化进水泵10经过部分亚硝化进水阀门13打入部分亚硝化反应器3，同时调节第一pH调节器6流速。完成部分亚硝化反应的待处理再生液由ANAMMOX脱氮进水泵经过ANAMMOX进水阀门14泵入ANAMMOX反应器4，打开ANAMMOX排水阀门16，同时调节第二pH调节器7流速，使其按比例与待处理再生液混合进入反应器，处理后的再生液回流至再生液储备箱2，形成循环处理系统，完成再生液的回用，ANAMMOX 反应器4所产生的气体经由排气阀门19排出。

[0116] 实施例2

[0117] 针对某污水处理厂氨氮浓度为25mg/L的污水，需要处理后达到GB18918-2002 一级A标准(5mg/L)的要求。采用上述系统进行中试研究，中试处理水量为2.2 吨/日。

[0118] 污水由污水进水泵8经进水阀门11进入氨氮吸附柱1，氨氮吸附柱1体积为 1L，内部填充天然沸石。水力停留时间为5min，吸附运行时间为4h，一次运行可处理水量48L，每小时可处理水量为12L/h，每天可处理水量为264L/d(按22h计算)，采用8组氨氮吸附柱并联运行，2组氨氮吸附柱备用。达到预设运行时间后，关闭污水进水泵8，打开排水阀门15和放空阀18，排出所有已处理水后进行再生。再生时，关闭氨氮吸附柱排水阀门15和放空阀门18，再生液经污水源热泵20加热后，由再生液进水泵9经由再生液进水阀门12从再生液储备箱2中打入8组并联运行的氨氮吸附单元，再生液体积为100L。当再生液淹没吸附材料后关闭再生液进水泵9及再生液进水阀门12，使吸附材料充分浸泡在再生液中。再生完成后，打开再生液回流阀门17，再生液回流至再生液储备箱2中，完成再生，再生完毕后再次进入氨氮吸附阶段，4次再生后对再生液进行净化处理，通过沉淀剂加药器 5加入碳酸钠溶液。净化完毕后的再生液中的NH4+-N浓度为418mg/L，待处理再生液由部分亚硝化进水泵10经过部分亚硝化进水阀门13进入部分亚硝化反应器 3，同时通过调节第一pH调节器6加入碳酸氢钠溶液。部分亚硝化反应器3体积为150L，部分亚硝化反应器3的运行工况：HRT为12h，SRT为15d，DO控制在 1mg/L，温度控制在32℃。部分亚硝化反应器出水NH4+-N浓度为189.4mg/L，NO2--N 浓度为227.2mg/L，NH4+-N/NO2--N＝1：1.2。经过部分亚硝化处理的再生液经由 ANAMMOX脱氮进水阀门14进入ANAMMOX反应器4，同时通过调节第二调节器7加入碳酸氢钠溶液。ANAMMOX反应器4体积为50L，内部填有厌氧颗粒污泥，水力停留时间为8h，温度控制在32℃。
待处理再生液进入反应器后，打开 ANAMMOX反应器排水阀门16和排气阀门19，处理完成的再生液经由 ANAMMOX反应器排水阀门16回流至再生液储备箱2进行回用，ANAMMOX反应过程中所产生的气体经由气体阀门19排出。中试期间进出水水质及再生液脱氮情况见附图4～图6，可以看出，氨氮吸附柱1的出水氨氮浓度始终低于5mg/L，满足GB18918-2002一级A标准(5mg/L)的要求，同时ANAMMOX反应器4出水中NH4+-N浓度为9.33mg/L，NO2--N浓度为1.89mg/L，NO3--N浓度为31.38mg/L， NH4+-N负荷为0.56kg/m3/d，NO2--N负荷为0.67kg/m3/d，再生液脱氮效果显著。

[0119] 与专利CN107804890A相比，本发明在侧流使用短程硝化-厌氧氨氧化工艺，解决了再生液中氨氮无法去除，再生液难以重复利用的问题，同时所采用的再生方法成本低廉，成本可节省56.8％，经济效果显著。与传统A2/O工艺相比，本工艺可节省100％的碳源以及61.2％的曝气量，占地面积减少42.3％，污泥产量少，同时本工艺通过污水源热泵对再生液进行原位加热，充分利用了污水中的热能，实现了能源的再次利用，并且减少了CO2的排放，具有显著的经济和环境效益。

[0120] 实施例3

[0121] 针对氨氮浓度为15mg/L的某污水处理厂尾水，需要处理后达到GB18918-2002 一级A标准(5mg/L)的要求。采用侧流SHARON-ANAMMOX系统进行中试研究，中试处理水量为2.5吨/日。

[0122] 本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于，再生液脱氮模块为由短程硝化单元与厌氧氨氧化单元组合而成的短程硝化-厌氧氨氧化单元。如图2所示：

[0123] 短程硝化单元包括短程硝化反应器3’，该短程硝化反应器3’通过管道连接再生液储备箱2，并在两者的连接管道上设有短程硝化进水泵10’以及第一pH调节器6，所述的短程硝化反应器3’连接曝气泵21，所述的短程硝化反应器3’的出水口通过回流管连接再生液储备箱2，并在回流管上设有引流泵22，引流泵22和短程硝化进水泵10’并联后的管道上设置短程硝化进水阀门13’。

[0124] 本实施例中，氨氮吸附柱1中的氨氮吸附材料为天然沸石，采用8组氨氮吸附单元并联运行，2组备用。再生液体积为100L。待处理再生液中的NH4+-N浓度为 324.6mg/L。引流泵22引流50％待处理再生液，通过调节第一pH调节器6加入碳酸氢钠和碳酸钠混合溶液。短程硝化反应器3’体积为20L，运行工况：HRT为 8h，SRT为4d，DO控制在1.0mg/L，温度控制在32℃。ANAMMOX反应器4进水NH4+-N＝142.9mg/L，NO2--N浓度为181.6mg/L，NH4+-N/NO2--N＝1：
1.27，接近理论值1.32。通过调节第二pH调节器7加入碳酸氢钠和碳酸钠混合溶液。 ANAMMOX反应器4体积为30L，内部填有厌氧颗粒污泥，水力停留时间为8h，温度控制在32℃。
ANAMMOX反应器4出水NH4+-N浓度为7.52mg/L，NH4+-N 负荷为0.54kg/m3/d，NO2--N浓度为
1.83mg/L，NO2--N负荷为0.69kg/m3/d，NO3--N 浓度为16.61mg/L，处理完成的再生液直接流入再生液储备箱2回用。

[0125] 与现行的污水处理厂尾水处理工艺相比，本工艺具有短时高效，投资少，低占地等优点，可有效解决污水处理厂尾水氨氮超标的问题，与MBR处理工艺相比，投资成本可降低61.7％，对污水处理厂提标改造具有实际效益。

[0126] 实施例4

[0127] 针对氨氮浓度为15mg/L的泵站排污口出水，需要处理后达到GB18918-2002 一级A标准(5mg/L)的要求。采用侧流CANON系统进行中试研究，中试处理水量为1吨/日。

[0128] 本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于，再生液脱氮模块为全程自养脱氮单元。如图3所示：

[0129] 所述的全程自养脱氮单元包括CANON反应器3”，该CANON反应器3”入口通过管道连接再生液储备箱2，并在两者的连接管道上设有CANON进水泵10”、CANON进水阀门13”以及第二pH调节器7，CANON反应器3”出口通过再生液循环管连接再生液储备箱2，在再生液循环管上设有CANON反应器排水阀门16’；所述的CANON反应器3”还连接曝气泵21。

[0130] 本实施例中，氨氮吸附柱1中的氨氮吸附材料为天然沸石和分子筛组合，采用 4组氨氮吸附单元并联运行，1组备用。再生液体积为50L。待处理再生液中NH4+-N 浓度为233.1mg/L。通过第二pH调节器7加入碳酸氢钠和碳酸钠混合溶液。CANON 反应器3”体积为
25L，内部填充有挂好膜的填料，运行工况为：HRT为12h， pH为8.0，DO控制在1.0mg/L，温度控制在32℃。CANON反应器3”出水中 NH4+-N浓度为7.93mg/L，NH4+-N负荷为0.92kg/m3/d，NO2--N浓度为1.62mg/L， NO3--N浓度为21.12mg/L，处理完成的再生液直接流入再生液储备箱回用。中试期间CANON反应器内填料见附图7。

[0131] 与现行的处理工艺相比，本工艺具有氨氮去除效率高，占地面积小的优点，可以有效去除旱时污水和初期雨水中的氨氮，对排污口截污以及黑臭水体的治理有显著的效果。

[0132] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

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