本发明专利技术提供的一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。所述装置包括含慢速可生物降解有机物水箱、含硝酸盐废水箱、发酵型内碳源短程反硝化反应器、出水箱以及在线监测与控制系统。所述方法为：将含有发酵及反硝化菌的污泥投加至发酵型内碳源短程反硝化反应器内，慢速可生物降解有机物首先转化为快速可生物降解有机物，并作为外碳源驱动短程反硝化；当发酵型外源短程反硝化启动后，通过控制快速可生物降解有机物与硝态氮质量比为2以下，以强化胞内碳源（例如聚羟基脂肪酸酯PHAs）的储存以及短程反硝化，最终实现发酵型内碳源短程反硝化的启动。本发明专利技术可在慢速可生物降解有机物充分利用、胞内碳源储存的基础上，实现短程反硝化与厌氧氨氧化反应的高效耦合脱氮。反应的高效耦合脱氮。反应的高效耦合脱氮。
【技术实现步骤摘要】
一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置与方法
[0001]本专利技术涉及一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置与方法，属于污水生物处理
，本专利技术可在慢速可生物降解有机物充分利用、胞内储存的基础上，实现与厌氧氨氧化反应的高效耦合脱氮。
技术介绍
[0002]厌氧氨氧化脱氮技术，可在厌氧条件下将亚硝和氨氮同步脱除为氮气。与传统硝化反硝化技术相比，厌氧氨氧化可以节省100%的曝气能耗和100%的碳源消耗，有望使得污水处理实现能量自给自足。
[0003]亚硝作为厌氧氨氧化技术必需的反应基质在污水中很少存在，常需额外补给。短程反硝化，以有机物作为碳源将硝氮选择性还原为亚硝，是一种高效的亚硝产出途径，但是短程反硝化对于有机物类型具有偏好性。以乙酸，丙三醇为代表的快速可生物降解有机物有利于亚硝的积累，而污水中存在的这些有机物通常不充足，而大量存在的慢速可生物降解有机物又不能驱动亚硝的高效产出。目前常见的解决方法是引入发酵液来补充污水中短缺的快速可生物降解有机物。但是发酵液本身还是含有大量的慢速可生物降解有机物，引入快速可生物降解有机物的同时，又进一步加剧了慢速可生物降解有机物的浪费。
[0004]已有研究报道（参见中国专利公布号CN110668580A所公开的基于水解酸化耦合短程反硝化技术实现颗粒有机物去除以及NO2
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N产出的装置与方法）通过原位发酵技术，将慢速可生物降解有机物转化为快速可生物降解有机物，再作为外碳源驱动短程反硝化，并富集出了兼具发酵与外源短程反硝化功能的菌种。这样就在充分利用污水中的大量慢速可生物降解有机物的前提下，实现了高效的亚硝产出。
[0005]但是上述发酵型外碳源短程反硝化技术具有以下局限性：（1）原位发酵阶段产出了大量的有机物，这些有机物在驱动短程反硝化的同时，也存在着会抑制厌氧氨氧化菌的风险；（2）外碳源有机物的存在也会助长其他异养菌的增长，存在其与厌氧氨氧化菌竞争亚硝的风险；（3）外碳源有机物驱动的短程反硝化中亚硝产生速率比厌氧氨氧化菌消耗亚硝的速率要快，这样就会出现亚硝产出与消耗速率不匹配的问题，使得产出的亚硝有进一步被反硝化为氮气的风险。
[0006]如果可以将原位发酵产生的有机物存储在细菌内部（例如聚羟基脂肪酸酯PHAs），再通过胞内碳源驱动短程反硝化产出亚硝，那么上述的风险就会得到解决。即在充分利用慢速可生物降解有机物的前提下，实现胞内碳源的储存，再实现内碳源短程反硝化。但是目前这种方法还尚未有报道。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的就是提供一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置与方法，以在充分利用慢速可生物降解有机物的前提下储存胞内碳源，进而驱动短程反硝化，以消除发酵型外碳源短程反硝化对于厌氧氨氧化脱氮过程的潜在不利影响。
[0008]本专利技术的技术原理如下：将含有发酵及反硝化菌的污泥投加至发酵型内碳源短程反硝化反应器内，慢速可生物降解有机物首先转化为快速可生物降解有机物，并作为外碳源驱动短程反硝化；当发酵型外源短程反硝化启动后，通过控制快速可生物降解有机物与硝态氮质量比为2以下以强化内碳源短程反硝化，最终实现发酵型内碳源短程反硝化的启动。本专利技术可在慢速可生物降解有机物充分利用、胞内储存的基础上，实现与厌氧氨氧化反应的高效耦合脱氮。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置，包括含慢速可生物降解有机物水箱、含硝酸盐废水箱、发酵型内碳源短程反硝化反应器、出水箱、以及在线监测与控制系统。其中所述含慢速可生物降解有机物水箱通过第一进水泵与发酵型内碳源短程反硝化反应器相连接；含硝酸盐废水箱通过第二进水泵与发酵型内碳源短程反硝化反应器相连接；出水箱通过电磁排水阀与发酵型内碳源短程反硝化反应器相连接；所述含慢速可生物降解有机物水箱内置有第一溢流阀、第一放空阀；所述含硝酸盐废水箱内置有第二溢流阀、第二放空阀；所述发酵型内碳源短程反硝化反应器内置有排泥阀、第一取样口、搅拌桨、pH传感器、硝态氮传感器、第二取样口、pH及硝态氮测定仪、搅拌电机；所述出水箱内置有第三溢流阀、第三放空阀；所述在线监测与控制系统包括计算机和可编程过程控制器；可编程过程控制器内置信号转换器AD转换接口、信号转换器DA转换接口、pH及硝态氮测定仪数据信号接口、搅拌电机继电器接口、电磁排水阀继电器接口、第一进水泵继电器接口、第二进水泵继电器接口；其中，可编程过程控制器上的信号转换器AD转换接口通过电缆线与计算机相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给计算机；计算机通过信号转换器DA转换接口与可编程过程控制器相连接，将计算机的数字指令传递给可编程过程控制器；pH及硝态氮测定仪数据信号接口通过传感器导线与pH及硝态氮测定仪相连接；搅拌电机继电器接口与搅拌电机相连接；电磁排水阀继电器接口与电磁排水阀相连接；第一进水泵继电器接口与第一进水泵相连接；第二进水泵继电器接口与第二进水泵相连接。
[0010]本专利技术还提供了一种实现发酵型内碳源短程反硝化的方法，其具体步骤如下：1）将具有发酵以及反硝化功能的污泥投加至发酵型内碳源短程反硝化反应器内；2）启动第一进水泵，将含有慢速可生物降解有机物的废水泵入发酵型内碳源短程反硝化反应器内，进水体积控制在内碳源短程反硝化反应器有效体积的40%之内，并开启搅拌电机进行发酵反应；3）发酵过程中pH会持续下降并伴随溶解性快速可生物降解有机物的产出，当pH出现上升拐点时开启第二进水泵，将含硝酸盐废水泵入发酵型内碳源短程反硝化反应器内，并控制反应器内溶解性快速可生物降解有机物与硝态氮的质量比为5以上驱动外源短程反硝化，当反应器内硝态氮浓度低于5mg/L时关闭搅拌电机；4）静置实现泥水分离，当满足排水要求时，开启电磁排水阀排水；5）重复步骤2至步骤4，直至排水中硝氮到亚硝转化率稳定不变时，开始如下步骤;6）启动第一进水泵，将含有慢速可生物降解有机物的废水泵入发酵型内碳源短程反硝化反应器内，进水体积控制在内碳源短程反硝化反应器有效体积的40%之内，并开启搅
拌电机进行发酵反应；7）发酵过程中pH出现上升拐点时，开启第二进水泵，将含硝酸盐废水泵入发酵型内碳源短程反硝化反应器，并控制反应器内溶解性快速可生物降解有机物与硝态氮的质量比为2以下，以强化胞内碳源（例如聚羟基脂肪酸酯PHAs）的储存以及内碳源短程反硝化，当反应器内硝态氮浓度低于5mg/L时关闭搅拌电机；8）静置实现泥水分离，当满足排水要求时，开启电磁排水阀排水；9）重复步骤6至步骤8，直至发酵反应过程中溶解性快速可生物降解有机物的量没有明显上升而胞内碳源（例如聚羟基脂肪酸酯PHAs）呈现显著增长；与此同时排水中硝氮到亚硝转化率稳定高于60%，即表明发酵型内碳源短程反硝化启动成功。
[0011]本专利技术的一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置与方法，具有以下优点：1）与发酵型外碳源短程反硝化相比，在慢速可生物降解有机物充分转化储存的前提下高效地驱动了短程反硝化，创造性解决了因外源有机物存在导致厌氧氨氧化菌遭受抑制、亚硝产出速率无法匹配厌氧氨氧化菌消本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实现发酵型内碳源短程反硝化的装置，其特征在于，该装置包括：含慢速可生物降解有机物水箱（1）、含硝酸盐废水箱（2）、发酵型内碳源短程反硝化反应器（3）、出水箱（4）、以及在线监测与控制系统（5）；其中所述含慢速可生物降解有机物水箱（1）通过第一进水泵（3.1）与发酵型内碳源短程反硝化反应器（3）相连接；含硝酸盐废水箱（2）通过第二进水泵（3.2）与发酵型内碳源短程反硝化反应器（3）相连接；出水箱（4）通过电磁排水阀（3.11）与发酵型内碳源短程反硝化反应器（3）相连接；所述含慢速可生物降解有机物水箱（1）内置有第一溢流阀（1.1）、第一放空阀（1.2）；所述含硝酸盐废水箱（2）内置有第二溢流阀（2.1）、第二放空阀（2.2）；所述发酵型内碳源短程反硝化反应器（3）内置有排泥阀（3.3）、第一取样口（3.4）、搅拌桨（3.5）、pH传感器（3.6）、硝态氮传感器（3.7）、第二取样口（3.8）、pH及硝态氮测定仪（3.9）、搅拌电机（3.10）；所述出水箱（4）内置有第三溢流阀（4.1）、第三放空阀（4.2）；所述在线监测与控制系统（5）包括计算机（5.1）和可编程过程控制器（5.2）；可编程过程控制器（5.2）内置信号转换器AD转换接口（5.3）、信号转换器DA转换接口（5.4）、pH及硝态氮测定仪数据信号接口（5.5）、搅拌电机继电器接口（5.6）、电磁排水阀继电器接口（5.7）、第一进水泵继电器接口（5.8）、第二进水泵继电器接口（5.9）；其中，可编程过程控制器（5.2）上的信号转换器AD转换接口（5.3）通过电缆线与计算机（5.1）相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给计算机（5.1）；计算机（5.1）通过信号转换器DA转换接口（5.4）与可编程过程控制器（5.2）相连接，将计算机（5.1）的数字指令传递给可编程过程控制器（5.2）；pH及硝态氮测定仪数据信号接口（5.5）通过传感器导线与pH及硝态氮测定仪（3.9）相连接；搅拌电机继电器接口（5.6）与搅拌电机（3.10）相连接；电磁排水阀继电器接口（5.7）与电磁排水阀（3.11）相连接；第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：石亮亮，马斌，卜毅男，委燕，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
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