城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮的装置与方法，属于污水生物处理领域。城市污水先进入高负荷活性污泥工艺系统，在低氧曝气过程中通过生物吸附回收污水中大部分有机物，出水进入短程硝化耦合厌氧氨氧化系统进行氨氮的去除，然后利用短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统去除剩余氨氮以及过量的硝态氮；高负荷活性污泥工艺系统产生的富碳污泥将通过厌氧污泥发酵系统产生短链脂肪酸，作为短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统中优质碳源，实现城市污水深度脱氮减排。本发明专利技术不仅节省低碳氮比污水所需外加碳源量，而且降低能耗、减少碳排放，实现主流城市污水高效脱氮的同时促进资源能源回收。源能源回收。源能源回收。
【技术实现步骤摘要】
城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮的装置与方法
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[0001]本专利技术涉及一种城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮的装置与方法，属于污水处理
该方法具体就是通过高负荷活性污泥法(High
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rate activated sludge,HRAS)吸附和回收污水中的有机物，出水进入短程硝化耦合厌氧氨氧化系统去除部分氨氮；再利用短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统以去除过量硝态氮和剩余氨氮，所需碳源来源于原水中的部分有机物和高负荷活性污泥工艺系统贮存碳源，实现主流城市污水高效脱氮的同时促进污水资源能源回收利用。
技术介绍
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[0002]水体中氮、磷过量排放导致水体富营养化，严重影响生态环境和人类的健康。因此，控制水体富营养化，对水体进行脱氮除磷已成为污水处理领域的共同目标。
[0003]传统生物脱氮工艺需要曝气，外加碳源以及控制碱度等，投资和运行费用高，因此在实际应用中会受到限制。厌氧氨氧化是一种新型的污水生物脱氮技术，是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸盐和氨氮同时转化为氮气的过程。厌氧氨氧化不需要外加碳源、无需曝气、污泥产量低，减少了运行和投资费用。但一方面，厌氧氨氧化工艺理论上会产生11％的硝酸盐；另一方面，厌氧氨氧化反应基质亚硝酸盐来源途径受到限制。因此在城市污水处理中，往往会和硝化和反硝化工艺耦合，以实现更高的脱氮效率。短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺与传统生物脱氮工艺相比，理论上可以节省60％曝气能耗和100％有机碳源，同时可以大大降低剩余污泥产量。短程硝化可以通过控制低溶解氧、实时控制以及保证氨氮剩余等策略实现，然而亚硝酸盐氧化菌无法完全抑制，短程硝化作为亚硝酸盐来源途径难以稳定维持，同时还会产生部分硝酸盐难以进一步去除，这限制了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺在主流城市污水厂中的应用。短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺引起了人们广泛关注，高亚硝酸盐积累特性的短程反硝化为厌氧氨氧化工艺基质亚硝酸盐提供了新思路，也为硝酸盐废水处理提供了新方法。但是短程反硝化也需要投加部分碳源，为应对目前节能减排、双碳背景新形势下，做到脱氮同时实现碳源回收也是一重要研究课题。
[0004]面对资源短缺、生态破坏以及环境污染等现实问题，污水处理达标排放不再是污水处理厂的唯一目标。近年来实现水资源高质量回用的同时回收营养物质和能源逐渐成为污水处理厂的目标。碳源回收问题是营养物质和能源回收的核心之一，高负荷活性污泥技术在污水厂碳中和、能源自给方面具有巨大的潜力。其中，生物絮凝和细胞贮存被认为是强化碳源回收的主要途径，然而高负荷活性污泥法出水需要后续处理，并且出水碳氮比较低，这与处理城市污水面对相同的挑战。
[0005]本专利技术利用高负荷活性污泥法回收碳源用于短程反硝化，通过短程硝化及短程反硝化耦合厌氧氨氧化实现氮的深度去除。此外，将高负荷活性污泥法的污泥进行厌氧消化，产生沼气可以用于发电，降低污水处理厂运行费用，从而实现污水中氮深度去除与资源能
源的回收利用。
技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的就是为了解决上述的技术问题，提出一种城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮的装置和方法。该装置具体就是通过高负荷活性污泥法吸附和回收污水中的有机物，出水进入短程硝化耦合厌氧氨氧化系统，通过控制低溶解氧曝气将氨氮氧化为亚硝酸盐，由厌氧氨氧化过程去除；短程硝化耦合厌氧氨氧化系统出水进入短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统以去除过量硝态氮和剩余氨氮，反硝化细菌利用高负荷活性污泥工艺系统贮存的碳源将硝酸盐还原为亚硝酸盐，为厌氧氨氧化菌提供电子受体，积累的亚硝酸盐再与原水中未被氧化的氨氮通过厌氧氨氧化反应生成氮气，从而得到去除，实现主流城市污水高效脱氮的同时促进污水能源回收。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮装置，包括进水箱(1)、高负荷活性污泥工艺系统(2)、第一中间水箱(3)、短程硝化耦合厌氧氨氧化系统(4)、第二中间水箱(5)、短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)；污泥储泥池(7)、厌氧污泥发酵系统(8)以及发酵液储备箱(9)；
[0009]高负荷活性污泥工艺系统(2)设有第一蠕动泵(2.1)、曝气装置(2.3)、气体流量计(2.4)、空气泵(2.5)、出水口(2.2)以及排泥泵(2.6)；短程硝化耦合厌氧氨氧化系统(4)设有第二蠕动泵(4.1)、第一搅拌装置(4.2)、曝气装置(4.3)、气体流量计(4.4)、空气泵(4.5)以及出水口(4.6)；短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)设有第三蠕动泵(6.1)、第二搅拌装置(6.2)、第四蠕动泵(6.3)；厌氧污泥发酵系统(8)设有污泥泵(8.1)、第三搅拌装置(8.2)和出水口(8.3)；
[0010]进水箱(1)通过第一蠕动泵(2.1)与高负荷活性污泥工艺系统(2)进水口相连；高负荷活性污泥工艺系统出水排入第一中间水箱(3)；第一中间水箱(3)通过第二蠕动泵(4.1)与短程硝化耦合厌氧氨氧化系统进水口相连；短程硝化耦合厌氧氨氧化系统出水排入第二中间水箱(5)；第二中间水箱(5)通过第三蠕动泵(6.1)与短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统进水口相连；高负荷活性污泥工艺系统通过排泥泵(2.6)进入污泥储泥池(7)；污泥储泥池中的污泥通过污泥泵(8.1)与厌氧污泥发酵系统相连，厌氧污泥发酵系统上清液通过出水口(8.3)进入发酵液储备箱(9)，上清液通过第四蠕动泵(6.3)进入短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)；
[0011]城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮方法，其特征在于，包括以下过程：
[0012]进水箱中废水通过第一蠕动泵进入高负荷活性污泥工艺系统内，进水结束后曝气，控制溶解氧为0.5
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1.0mg/L，控制水力停留时间为0.2
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1.0d；出水进入第一中间水箱，高负荷活性污泥工艺系统内污泥通过排泥泵排到污泥储泥池中；污泥储泥池中的污泥通过污泥泵进入厌氧污泥发酵系统中进行厌氧发酵，排出上清液进入发酵液储备箱中；
[0013]接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥于短程硝化耦合厌氧氨氧化系统中，控制短程硝化耦合厌氧氨氧化系统的污泥浓度为3000
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5000mg/L；接种的短程硝化污泥对亚硝酸盐的积累率≥80％，污泥浓度为2000
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4000mg/L；接种的厌氧氨氧化污泥的氮去除负荷≥
0.2kgN/(m3·
d)，污泥浓度为3000
‑
6000mg/L；接种的短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥质量比为1:1
‑
1:3；第一中间水箱中的废水通过第二蠕动泵进入短程硝化耦合厌氧氨氧化系统中，进水结束后曝气2
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6h，曝气过程中溶解氧控制在0.2
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0.8mg/L；沉淀30
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60min，然后排水，排水比控制在40
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮的装置，其特征在于，包括进水箱(1)、高负荷活性污泥工艺系统(2)、第一中间水箱(3)、短程硝化耦合厌氧氨氧化系统(4)、第二中间水箱(5)、短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)；污泥储泥池(7)、厌氧污泥发酵系统(8)以及发酵液储备箱(9)；高负荷活性污泥工艺系统(2)设有第一蠕动泵(2.1)、曝气装置(2.3)、气体流量计(2.4)、空气泵(2.5)、出水口(2.2)以及排泥泵(2.6)；短程硝化耦合厌氧氨氧化系统(4)设有第二蠕动泵(4.1)、第一搅拌装置(4.2)、曝气装置(4.3)、气体流量计(4.4)、空气泵(4.5)以及出水口(4.6)；短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)设有第三蠕动泵(6.1)、第二搅拌装置(6.2)、第四蠕动泵(6.3)；厌氧污泥发酵系统(8)设有污泥泵(8.1)、第三搅拌装置(8.2)和出水口(8.3)；进水箱(1)通过第一蠕动泵(2.1)与高负荷活性污泥工艺系统(2)进水口相连；高负荷活性污泥工艺系统出水排入第一中间水箱(3)；第一中间水箱(3)通过第二蠕动泵(4.1)与短程硝化耦合厌氧氨氧化系统进水口相连；短程硝化耦合厌氧氨氧化系统出水排入第二中间水箱(5)；第二中间水箱(5)通过第三蠕动泵(6.1)与短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统进水口相连；高负荷活性污泥工艺系统通过排泥泵(2.6)进入污泥储泥池(7)；污泥储泥池中的污泥通过污泥泵(8.1)与厌氧污泥发酵系统相连，厌氧污泥发酵系统上清液通过出水口(8.3)进入发酵液储备箱(9)，上清液通过第四蠕动泵(6.3)进入短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统(6)。2.应用如权利要求1所述装置进行城市污水碳源回收利用强化自养/异养耦合深度脱氮方法，其特征在于，包括以下过程：进水箱中废水通过第一蠕动泵进入高负荷活性污泥工艺系统内，进水结束后曝气，控制溶解氧为0.5
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1.0mg/L，控制水力停留时间为0.2
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1.0d；出水进入第一中间水箱，高负荷活性污泥工艺系统内污泥通过排泥泵排到污泥储泥池中；污泥储泥池中...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜睿，唐美惠，操沈彬，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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