技术领域
[0001] 本
发明涉及污
水处理技术领域，更具体的说是涉及一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺及装置。
背景技术
[0002] 传统厌
氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺因其具有较好的脱氮除磷效果而被广泛应用于城市
污水处理过程中。但运行成本高、能耗大仍然是城市污水处理厂面临的主要问题。因此研究新型节能降耗A2/O工艺，对于降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。短程硝化反硝化
生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚
硝酸盐阶段，阻止NO2-的进一步硝化，然后通过反硝化来达到除氮的目的。短程硝化反硝化的优势在于：缩短了反应历程，提高了硝化和反硝化速率；缩短
水力停留时间；减少需氧量25％，降低了能耗；节省作为氢供体的外加
碳源40％；减少剩余
污泥排放量。短程脱氮工艺更适宜处理高
氨氮浓度的
废水。其运行也面临一些问题：长期稳定地积累亚硝酸盐仍然比较困难，需要对影响亚硝酸盐积累的过程进行更深入的研究，当碳源不足时，需要外加有机碳，从而增加了处理
费用；对工艺条件的要求较高，增加了运行和控制的难度；在很多情况下，维持短程硝化所需要的30～35℃的
温度有一定困难。
[0003] 由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的缺氧/好氧交替环境，因而在工艺上往往合并。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终
电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus removingbacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用短程硝化反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量、减少外加碳源而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。
[0004] 中国发明
专利201710407392.7“一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺”中，使用了改良的A2/O工艺，即厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧工艺，并采用了包埋载体强化亚硝化过程，进行了短程硝化反硝化除磷，但仍然存在以下不足：亚硝酸盐积累率不高，除磷受到局限，不能有效脱氮除磷。
[0005] 因此，如何提供一种能够有效脱氮除磷的节能降耗短程硝化同步反硝化装置及工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种常温低氧条件下金属载体床促进A2/O工艺亚硝酸盐稳定积累的短程硝化同步反硝化除磷装置及工艺。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷装置，包括进水管、一体式反应器和
沉淀池；其中，一体式反应器包括
厌氧反应器，以及顺次连接的第一缺氧反应器、第一好氧反应器、第二缺氧反应器和第二好氧反应器，所述厌氧反应器、所述第一缺氧反应器、所述第二缺氧反应器内部分别设置有搅拌器；所述第一好氧反应器和所述第二好氧反应器内部分别设置有DO自控仪，并且所述第一好氧反应器和所述第二好氧反应器底部设置有曝气装置；所述厌氧反应器和所述第一好氧反应器之间设置有分流出水
泵，所述第二好氧反应器与所述沉淀池相连通，所述沉淀池和所述厌氧反应器之间设置污泥回流泵，所述第一好氧反应器和所述第二好氧反应器内部分别设置有金属载体床，并且所述金属载体床由
铁刨花构成。
[0009] 针对
现有技术的不足和
缺陷，本发明提出在短程硝化同步反硝化除磷反应装置中设置金属载体床，加大好氧区亚硝酸盐的积累量，使亚硝化率明显提高，出水氨氮和总磷均达到国家一级A排放标准。
[0010] 本发明用铁刨花作为金属载体床的主要结构，首先，铁元素作为
微生物生长的矿物营养物质之一，对生物生长有促进作用，并且对硝化反应有积极作用；其次，零价铁在废水中起到了还原作用、内
电解作用和絮凝
吸附作用等综合效果，其中铁内电解和短程硝化/反硝化SBR耦合工艺具有良好的除磷效果，并且对化工废水中COD、NH4+-N和TP的去除具有显著的效果。
[0011] 优选的，在上述一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷装置中，所述金属载体床由经过
酸洗的铁刨花构成。使用廉价的铁刨花，成本低，能有效促进亚硝酸盐的积累，强化短程硝化的过程，具有曝气量小，节省碳源的效果。
[0012] 优选的，在上述一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷装置中，铁刨花外部罩有铁丝网，可以把金属载体创固定于反应液中央，不至于沉入反应器底部，以最大
比表面积和微生物
接触反应。
[0013] 本发明还公开了一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺，包括以下步骤：
[0014] (1)将污水厂的二沉池
活性污泥接种于各反应器内，驯化出符合要求的亚硝酸菌、反硝化除磷菌和大量异养菌，其中驯化时间为一个月左右，一般以亚硝盐积累浓度为12mg/L以上且明显高于硝酸盐浓度为止。
[0015] (2)采用分流式进水的方式，控制进水水量为180L/d，水力停留时间为10h，反应器内污泥浓度为2000～3000mg/L，SRT为16～20天，污泥回流比为70％；
[0016] (3)出水进入沉淀池，进行泥水分离。
[0017] 优选的，在上述一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺中，步骤(2)中分流式进水的方式如下：
[0018] (1)
原水一部分直接注入所述厌氧反应器，另一部分通过进水泵直接注入所述第一好氧反应器，其中分流比为1:1。
[0019] (2)所述厌氧反应器的出水一部分直接进入所述第一缺氧反应器，另一部分通过
计量泵分流至所述第一好氧反应器，其中出水量及进水量根据水力停留时间和反应器体积进行确定。
[0020] 首先，通过分流进水的方式，进入厌氧反应器内的水量减少，在不改变反应器体积的前提下延长了厌氧段的水力停留时间，使厌氧释磷更加充分，为后续反硝化除磷创造了条件；其次，第一缺氧段进水中的磷保持较高浓度，利用短程硝化产生的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷，实现了氮磷的同步去除。
[0021] 优选的，在上述一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺中，所述第一缺氧反应器和所述第二缺氧反应器之间不设置内循环。省却内循环步骤，减少了反应器容积，最大限度的减少了动力消耗；避免出水中亚硝酸盐对环境产生的毒性和破坏。
[0022] 优选的，在上述一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺中，所述第一好氧反应器(3)中溶解氧控制在0.5～0.8mg/L，pH控制在8.0，所述第二好氧反应器(5)的溶解氧控制在0.3～0.5mg/L，pH控制在8.0；可以保证亚硝酸盐的稳定积累。
[0023] 经由上述的技术方案可知，本发明针对现有的短程硝化反硝化除磷工艺进行有效改进，采用在线控制溶解氧DO和温度，在常温低溶解氧条件下完成工艺运行的快速启动过程，利用低溶解氧控制和设置金属载体床，刺激亚硝酸菌的增长，使亚硝酸菌成为系统内的优势菌种，从而实现了稳定的短程硝化，节省了耗氧量，提高了硝化反应速率。保证短程硝化和以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷同步进行，提高脱氮除磷效率。
[0024] 本发明采用的装置能在常温低氧条件下实现亚硝酸盐的稳定积累，并通过反硝化实现磷的同步去除。在保证出水水质的前提下，大幅度提高污水处理效率，有效节省基建投资和运行成本，减少占地面积，最大程度地实现了节能降耗，不仅适用于生活污水的
净化和处理的长期连续运行，而且适用于畜牧养殖业废水及工业高氮磷废水的处理。
附图说明
[0025] 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所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1附图为本发明的装置结构示意图；
[0027] 在图中：
[0028] 1为厌氧反应器、2为第一缺氧反应器、3为第一好氧反应器、4为第二缺氧反应器、5为第二好氧反应器、6为沉淀池、7为搅拌器、8为DO自控仪、9为曝气装置、10为金属载体床。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例
[0031] 参见附图1，本发明提供了一种能降耗短程硝化同步反硝化除磷装置，[0032] 一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷工艺及装置，主要由进水管、一体式反应器、沉淀池6组成，一体式反应器内部设有厌氧反应器1、第一缺氧反应器2、第一好氧反应器3、第二缺氧反应器4、第二好氧反应器5顺次连接，在厌氧反应器1、第一缺氧反应器2、第二缺氧反应器4内分别设置搅拌器7，在第一好氧反应器3和第二好氧反应器5内分别设置溶解氧DO自控仪8，在第一好氧反应器3和第二好氧反应器5内分别设置金属载体床10，在好氧区中添加的金属载体床10，由经
过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住，第一好氧反应器3和第二好氧反应器5底部设曝气装置9，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器1和第一好氧反应器3之间设置分流出水泵，第二好氧反应器5与沉淀池6相连，在沉淀池6和厌氧反应器1之间设置污泥回流泵(回流比70％)。
[0033] 采用上述装置处理污水，接种来自于城市污水厂的二沉池活性污泥到各反应器内，驯化出适应各阶段处理要求的亚硝酸菌、反硝化除磷菌和大量异养菌。实验进水水量为180L/d左右，水力停留时间为10h，反应器内污泥浓度为2000～3000mg/L，SRT为16～20天，污泥回流比为70％。
[0034] 所述好氧段分为第一好氧段和第二好氧段，所述缺氧段分为第一缺氧段和第二缺氧段，其中，第一好氧段DO控制在0.5～0.8mg/L，pH控制在8.0，第二好氧段DO控制在0.3～0.5mg/L。工艺运行采用分流式进水，进水方式如下：一部分原水不经厌氧段，通过进水泵直接进入第一好氧段，厌氧段出水一部分直接进入第一缺氧段，另一部分通过计量泵分流至第一好氧段，第一缺氧段和第二缺氧段之间不设内循环。
[0035] 本发明第一、第二好氧反应器利用DO自控仪进行微氧控制，实现短程硝化，累积亚硝酸盐，含亚硝酸盐出水进入缺氧反应器，在缺氧反应器内实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷。缺氧反应器出水进入快速
曝气池，去除多余氨氮和磷。本发明采用的工艺能在常温下实现亚硝酸盐的积累，并通过反硝化除磷实现氮磷的同步去除。
[0036] 本发明亚硝酸盐积累量达到了18-28mg/L，高于硝酸盐积累量，同时结合静态试验考察金属载体对亚硝酸盐积累和氨氮去除的影响，本发明可以使氨氮去除率提高到95％以上，出水氨氮在10mg/L以下，并且得到良好的除磷效果，出水总磷在1mg/L以下，本发明可以一方面生物除磷，另一方面铁离子和磷生成
磷酸铁沉淀，实现了化学除磷。
[0037] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0038] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
