CN101293707A - 消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法，其装置设有消化污泥脱水液水池、预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池、沉淀池、中间水池、生物膜厌氧氨氧化池；其方法包括以下步骤：1.预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池的启动运行；2.生物膜厌氧氨氧化池的启动运行；3.消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行。本发明适用于消化污泥脱水液、晚期垃圾渗滤液、焦化废水、味精废水等高氨氮废水的生物脱氮。实现了高NH₄ ⁺－N低C/N比废水高效生物脱氮，可较大幅度降低污水脱氮的建设和运行费用；降低了硝化的碱度需求；运行稳定，操作简单；具有较强的抗冲击负荷能力，同时对温度波动、毒性物质的适应性强，受到抑制后容易恢复。

Description

消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法

技术领域

本发明属于高浓度氨氮废水生物脱氮技术领域，具体是一种首先通过动态控制在生物膜短程硝化池中实现城市污水厂富含氨氮消化污泥脱水液短程硝化反应，而后在无需有机碳源存在的条件下，在生物膜厌氧氨氧化池中通过厌氧氨氧化反应(ANAMMOX，AnaerobicAmmonia Oxidation)去除消化污泥脱水液中的氮素完成全程自养生物脱氮，适用于消化污泥脱水液、晚期垃圾渗滤液、焦化废水、味精废水等高氨氮废水的生物脱氮。

背景技术

我国的水污染不断加剧，由于氮素在自然水体中过度累积导致的富营养化现象不断爆发，同时我国的水资源短缺的状况也日趋严重，水污染和水资源短缺的双重压力制约了中国经济社会发展。因而提高城市污水脱氮效率，是污水处理和再生回用的关键所在。

在城市污水生化处理过程中，微生物降解有机物的同时自身增殖，产生了大量剩余污泥，这些污泥和初沉污泥通常在消化池中厌氧处理。厌氧消化时由于有机氮的厌氧氨化作用，污水系统中生物合成消耗的氨氮NH₄ ⁺-N大部分转移到消化污泥脱水液中，结果消化污泥脱水液的NH₄ ⁺-N高达400-1000mg/L，使得消化污泥脱水液成为典型的高NH₄ ⁺-N低C/N废水，所含NH₄ ⁺-N占城市污水处理厂总氮负荷的10％-25％。现有的生化处理工艺将消化污泥脱水液回流与原水一并处理，这大大增加了污水处理的氮负荷，导致脱氮效率难以提高。污泥厌氧消化的代谢特征和消化污泥脱水液直接回流到污水系统的传统工艺，是许多污水处理厂脱氮效率低的一个主要但经常被忽略的症结。对于低C/N的消化污泥脱水液而言，有机碳源的严重缺乏是其脱氮效率无法提高的屏障，而外加有机碳源会大幅度的增加污水脱氮的费用。因此，需要提出更为有效的脱氮的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置和方法，即首先实现城市污水厂消化污泥脱水液中高浓度NH₄ ⁺-N的短程硝化反应，而后再实现厌氧氨氧化反应，最终实现经济高效的消化污泥脱水液自养脱氮的装置与方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置，其特征在于：设有消化污泥脱水液水池(1)、预缺氧反硝化池(2)、生物膜短程硝化池(3)、沉淀池(4)、中间水池(5)、生物膜厌氧氨氧化池(6)；

消化污泥脱水液水池为一开口水箱，设有溢流管(1.1)和排水管(1.2)；预缺氧反硝化池为一圆柱形管状体，自下而上设置取样阀门(2.2)，预缺氧反硝化池内填充有立方体海绵填料(2.1)，该海绵填料规格为10×10×10mm，比表面积400m²/m³，填料的投配比约为80％左右，在预缺氧反硝化池上端设有三相分离器(2.3)，通过气阀(2.4)、气体收集管(2.5)与一碱液瓶(2.8)连通，该碱液瓶上部设有出气管(2.6)，出气管与湿式气体流量计(2.7)连接；所述生物膜短程硝化池为一开口池体，其内腔分成数个格室(3.8)，按照水流方向上下交错设置孔径为10mm的过流孔，格室内按照有效容积的40％～50％填充立方体海绵填料(3.2)，并设有气泵(3.9)、气体流量计(3.1)和曝气管(3.3)，在格室底部设有穿孔曝气管(3.5)，通向每个格室的曝气管上设有调节阀(3.4)；所述沉淀池为一竖筒形，自下而上设有取样口(4.1)，池中间设有中心管(4.2)；所述中间水池为一个开口箱体，设有溢水口(5.1)、排污口(5.2)；

所述生物膜厌氧氨氧化池(6)，该池设有圆柱体形水浴套(6.11)和圆筒形海绵填料床(6.10)，海绵填料床设在水浴套中间，其上部设有三相分离器(6.7)和顶部密封板(6.6)，该分离器的上部与碱液瓶(6.2)、气体流量计(6.1)和排气管连通；所述水浴套上部设有穿孔吸水管(6.3)，该吸水管通过水浴循环泵(6.12)与设在下部的穿孔布水管(6.15)连通，水浴套上部还设有电加热器(6.4)、温度控制器(6.5)，水浴套底部设有放水阀(6.14)；厌氧氨氧化池外部设有连通污泥床的数个取样阀(6.8)；

消化污泥脱水液水池通过进水泵(2.10)与预缺氧反硝化池底部的进水阀(2.11)相连接；中间水池通过生物膜短程硝化池出水回流泵(3.7)与预缺氧反硝化池底部连接；预缺氧反硝化池出水通过回流管路(2.14)、循环泵(2.13)、循环阀门(2.12)与预缺氧反硝化池底部连接；预缺氧反硝化池出水管(2.9)与生物膜短程硝化池的首端连接；生物膜短程硝化池出水通过其出水管(3.10)与沉淀池的中心管连接；沉淀池中的沉积污泥通过污泥回流泵(3.6)与生物膜短程硝化池的首端连接；沉淀池上清液通过出水管(4.3)与中间水池相连接。中间水池通过生物膜厌氧氨氧化池的进水泵(6.17)与生物膜厌氧氨氧化池底部连通，生物膜厌氧氨氧化池顶部上清液通过生物膜厌氧氨氧化池出水回流泵(6.16)进入到生物膜厌氧氨氧化池底部，生物膜厌氧氨氧化池溢出水通过出水管(6.18)排放。

本发明还提供了一种利用上述装置实现消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池的启动运行：首先将海绵填料分别填加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，填充率分别为有效容积的80％与40％，将从城市污水厂曝气池取得的活性污泥分别投加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，投加后两池的污泥浓度MLSS分别为2000mg/L与4000mg/L；用城市污水厂的消化污泥脱水液贮满消化污泥脱水液水池，而后启动进水泵，消化污泥脱水液依次流经预缺氧反硝化池和生物膜短程硝化池，同时启动生物膜短程硝化池出水回流泵与污泥回流泵，其回流量分别为50％～100％与100％；启动生物膜短程硝化池的曝气系统进行消化污泥脱水液中高氨氮NH₄ ⁺-N的短程硝化反应，维持溶解氧DO＝2.0～5.0mg/L；进水pH值应在7.0～7.8之间，如果pH＜7.0，则投加NaHCO₃使pH值在上述范围内，同时维持进水NH₄ ⁺-N负荷ALR＝0.5～1.2kg NH₄ ⁺-N/m³d，通过保持pH值和ALR在上述范围内变化，使生物膜短程硝化池中的平均游离氨FA浓度＞6mg/L，同时NH₄ ⁺-N的硝化率大于50％，当氨氮硝化率小于50％时，降低进水NH₄ ⁺-N负荷；在上述条件下运行预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池，当预缺氧反硝化池出水亚硝酸氮NO₂ ^--N＜5mg/L时，确认其启动结束，进入平稳运行阶段。当生物膜短程硝化池出水NO₂ ^--N累积率大于50％，并且出水NH₄ ⁺-N∶NO₂ ^--N比值在1∶1左右时，生物膜短程硝化得以实现和维持，具备了生物膜厌氧氨氧化池的进水水质要求；

2)生物膜厌氧氨氧化池的启动运行：将生物膜短程硝化池的剩余污泥和处理城市污水的氧化沟工艺中的活性污泥，按照3∶1的质量比投加到生物膜厌氧氨氧化池，接种后的污泥浓度MLSS＝5～8kg MLSS/m³；将生物膜ANAMMOX池水浴套的温度设定并控制在35℃，生物膜厌氧氨氧化池进水pH值维持在7.0～9.0之间，不在此范围时加入HCl或NaOH调节，将生物膜短程硝化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度用自来水稀释到60～100mg/L之间，将稀释后的上述混合水按照40L/d的流量泵入到生物膜厌氧氨氧化池，同时开启生物膜厌氧氨氧化池出水回流泵，回流比为2∶1；当生物膜厌氧氨氧化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度均小于10mg/L，厌氧氨氧化反应得以实现和维持；

3)消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行：预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池与生物膜厌氧氨氧化池分别启动运行后，该消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行；消化污泥脱水液水池中的消化污泥脱水液经进水泵依次进入到预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池，同时沉淀池中的污泥通过污泥回流泵按照50％的回流比回流到生物膜短程硝化池首端，中间水池的生物膜短程硝化池出水按照50％～100％的回流比回流到预缺氧反硝化池；生物膜短程硝化池中混合液进入到沉淀池中进行泥水分离，上清液进入到中间水池中；中间水池中的生物膜短程硝化池出水含有NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N，其浓度比应控制在1∶1左右，为达到上述比例要求，当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＞1.1时，适当降低生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右，而当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＜0.8时，适当提高生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右；在温度维持在35℃时，NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N比值约为1∶1的硝化液经厌氧氨氧化池进水泵进入到厌氧氨氧化池完成厌氧氨氧化反应；当厌氧氨氧化池总氮负荷达到1.5kg TN/m³d以上，而且系统出水中NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N去除率均大于80％，系统完成了消化污泥脱水液的生物膜全程自养脱氮过程。

技术原理：

污水生物脱氮通过硝化将NH₄ ⁺-N转化为NO₃ ^--N，再通过反硝化将NO₃ ^--N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以NO₃ ^--N为电子受体，有机物作为电子供体，将NO₃ ^--N转化为氮气完成生物脱氮。但对于高NH₄ ⁺-N消化污泥脱水液脱氮而言，其C/N比仅在1左右，由于有机碳源严重不足，导致传统生物脱氮效率只能达到10％左右。

在本发明的装置中，低C/N比高氨氮的消化污泥脱水液首先在预缺氧反硝化池中利用原水中有限的有机碳源进行反硝化，而后在生物膜短程硝化反应器中，通过动态控制，维持反应器中适宜的游离氨FA浓度，使其仅抑制亚硝酸氧化菌NOB，但不抑制氨氮氧化菌AOB，从而实现和维持高NO₂ ^--N累积率的短程硝化，同时硝化只需进行到50％左右的NH₄ ⁺-N被氧化，即生物膜短程硝化反应器的出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N的浓度比在1∶1左右。生物膜短程硝化反应器的出水在厌氧氨氧化池中，在不需有机碳源的条件下，NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N通过厌氧氨氧化反应转化为氮气，最终完成全程自养生物脱氮。而实现消化污泥脱水液单独脱氮后，再回流到主流区会大大提高污水厂的脱氮效率。

厌氧氨氧化反应是九十年代后期正式确认发现的、全新的氨氮生物氧化代谢途径和模式。对低C/N比高氨氮的消化污泥脱水液而言，实现厌氧氨氧化反应是其脱氮的最佳途径，同时也是与其水质特点最为适合的脱氮技术。厌氧氨氧化菌可以在没有有机碳源存在的情况下，通过如下奇特的方式达到高效脱氮的效果：

2NH₄ ⁺+1.5O₂＝NH₄ ⁺+NO₂ ^-+H₂O+2H⁺(短程硝化反应)

NH₄ ⁺+NO₂ ^-＝N₂+2H₂O            (ANAMMOX反应)

本发明的消化污泥脱水液短程硝化与厌氧氨氧化组合脱氮的装置和方法与现有技术相比，具有下列优点：

1)首先利用原水有机碳源进行反硝化，降低了有机物对短程硝化的抑制作用，而后完成消化污泥脱水液的高效自养生物脱氮，实现了高NH₄ ⁺-N低C/N比废水高效生物脱氮，可较大幅度降低污水脱氮的建设和运行费用；

2)只需氧化进水NH₄ ⁺-N的50％，并且只需氧化到NO₂ ^--N，而不必氧化到NO₃ ^--N阶段，大大减小了反应器的容积和曝气费用，同时降低了硝化的碱度需求；

3)生物膜ANAMMOX反应器的总氮负荷可以达到2.0kg TN/m³d以上，而且没有污泥流失和污泥膨胀的担忧，运行稳定，操作简单；

4)生物膜自养生物脱氮工艺，与活性污泥法比较，具有较强的抗冲击负荷能力，同时对温度波动、毒性物质的适应性强，受到抑制后容易恢复。

附图说明

图1为消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请专利作进一步的说明：实施例：如图1所示，消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置，由消化污泥脱水液水池、预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池、沉淀池、中间水池、生物膜厌氧氨氧化池组成。消化污泥脱水液水池的有效容积为700L，预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池与生物膜厌氧氨氧化池的有效容积分别为8L、32L、8.5L，中间水池的有效容积为20L，沉淀池的有效容积为15L。预缺氧反硝化池尺寸为Φ×H＝8cm×200cm，生物膜短程硝化池的尺寸为L×B×H＝80cm×10cm×55cm，平均分为9个格室，每个格室的有效容积为4L。ANAMMOX池尺寸为Φ×H＝40cm×190cm，中间海绵填料床的尺寸为Φ×H＝8cm×200cm，水浴套筒的容积为100L。

本实施例中使用的消化污泥脱水液取自北京市某城市污水处理厂的污泥处置区，该消化污泥脱水液的NH₄ ⁺-N平均浓度为400mg/L，COD/NH₄ ⁺-N＝0.8，为典型的消化污泥脱水液。

具体的操作过程如下：

1)预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池的启动运行：首先将海绵填料分别填加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，填充率分别为有效容积的80％与40％。将从城市污水厂曝气池取得的活性污泥分别投加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，投加后两池的污泥浓度MLSS分别为2000mg/L与4000mg/L；用城市污水厂的消化污泥脱水液贮满消化污泥脱水液水池，而后启动进水泵，消化污泥脱水液依次流经预缺氧反硝化池和生物膜短程硝化池，同时启动生物膜短程硝化池出水回流泵与污泥回流泵，其回流量分别为50％～80％与100％；启动生物膜短程硝化池的曝气系统进行消化污泥脱水液中高氨氮NH₄ ⁺-N的短程硝化反应，维持溶解氧DO＝3.0～5.0mg/L。进水pH值应在7.0～7.5之间，同时维持进水NH₄ ⁺-N负荷ALR＝0.4～1.0kg NH₄ ⁺-N/m³d，通过保持pH值和ALR在上述范围内变化，使生物膜短程硝化池中的平均游离氨FA浓度＞7mg/L，同时NH₄ ⁺-N的硝化率大于50％；在上述条件下运行预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池，当预缺氧反硝化池出水亚硝酸氮NO₂ ^--N＜5mg/L时，确认其启动结束，进入平稳运行阶段。当生物膜短程硝化池出水NO₂ ^--N累积率大于50％，并且出水NH₄ ⁺-N∶NO₂ ^--N比值在1∶1左右时，生物膜短程硝化得以实现和维持；

2)生物膜厌氧氨氧化池的启动运行：将生物膜短程硝化池的剩余污泥和处理城市污水的氧化沟工艺中的活性污泥，按照3∶1的质量比投加到生物膜厌氧氨氧化池，接种后的污泥浓度MLSS＝7kg MLSS/m³；将生物膜厌氧氨氧化池水浴套的温度设定并控制在35℃，生物膜厌氧氨氧化池进水pH值维持在7.2～9.0之间，不在此范围时加入HCl或NaOH调节，将生物膜短程硝化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度用自来水稀释到60～80mg/L之间，将稀释后的上述混合水按照40L/d的流量泵入到生物膜厌氧氨氧化池，同时开启生物膜厌氧氨氧化池出水回流泵，回流比为2∶1；当生物膜厌氧氨氧化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度均小于10mg/L，厌氧氨氧化反应得以实现和维持；

3)消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行：预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池与生物膜厌氧氨氧化池分别启动运行后，该消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行；消化污泥脱水液水池中的消化污泥脱水液经进水泵依次进入到预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池，同时沉淀池中的污泥通过污泥回流泵按照50％的回流比回流到生物膜短程硝化池首端，中间水池的生物膜短程硝化池出水按照50％～80％的回流比例回流到预缺氧反硝化池；生物膜短程硝化池中混合液进入到沉淀池中进行泥水分离，上清液进入到中间水池中；中间水池中的生物膜短程硝化池出水含有NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N，其浓度比应控制在1∶1左右，为达到上述比例要求，当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＞1.1时，适当降低生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右，而当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＜0.8时，适当提高生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右；在温度维持在35℃时，NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N比值约为1∶1的硝化液经厌氧氨氧化池进水泵进入到厌氧氨氧化池完成厌氧氨氧化反应；当厌氧氨氧化池总氮负荷达到1.5kg TN/m³d以上，而且系统出水中NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N去除率均大于80％，系统完成了消化污泥脱水液的生物膜全程自养脱氮过程。

连续试验结果表明：

预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池在室温(15℃～30℃)条件下运行，厌氧氨氧化池的运行温度为35℃。生物膜短程硝化池的污泥浓度MLSS为3.0Kg/m³，消化污泥脱水液NH₄ ⁺-N平均浓度为400mg/L，COD/NH₄ ⁺-N＝0.8的条件下，稳定运行9个月的试验结果表明：生物膜短程硝化池NO₂ ^--N累积率为65～95％，系统出水的总氮TN＜50mg/L，TN去除率大于85％，出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N均小于13mg/L，生物膜厌氧氨氧化池的总氮去除负荷为1.5～3.0Kg TN/m³。厌氧氨氧化池生物气的气相色谱检测结果表明，生物气的主要成分为N₂，N₂含量为99％，而CH₄等其它气体含量可以忽略，系统成功实现了完全自养脱氮。

Claims (2)

1、一种消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的装置，其特征在于：设有消化污泥脱水液水池(1)、预缺氧反硝化池(2)、生物膜短程硝化池(3)、沉淀池(4)、中间水池(5)、生物膜厌氧氨氧化池(6)；

消化污泥脱水液水池为一开口水箱，设有溢流管(1.1)和排水管(1.2)；预缺氧反硝化池为一圆柱形管状体，自下而上设置取样阀门(2.2)，预缺氧反硝化池内填充有立方体海绵填料(2.1)，该海绵填料规格为10×10×10mm，比表面积400m²/m³，填料的投配比约为80％左右，在预缺氧反硝化池上端设有三相分离器(2.3)，通过气阀(2.4)、气体收集管(2.5)与一碱液瓶(2.8)连通，该碱液瓶上部设有出气管(2.6)，出气管与湿式气体流量计(2.7)连接；所述生物膜短程硝化池为一开口池体，其内腔分成数个格室(3.8)，按照水流方向上下交错设置孔径为10mm的过流孔，格室内按照有效容积的40％～50％填充立方体海绵填料(3.2)，并设有气泵(3.9)、气体流量计(3.1)和曝气管(3.3)，在格室底部设有穿孔曝气管(3.5)，通向每个格室的曝气管上设有调节阀(3.4)；所述沉淀池为一竖筒形，自下而上设有取样口(4.1)，池中间设有中心管(4.2)；所述中间水池为一个开口箱体，设有溢水口(5.1)、排污口(5.2)；

所述生物膜厌氧氨氧化池(6)，该池设有圆柱体形水浴套(6.11)和圆筒形海绵填料床(6.10)，海绵填料床设在水浴套中间，其上部设有三相分离器(6.7)和顶部密封板(6.6)，该分离器的上部与碱液瓶(6.2)、气体流量计(6.1)和排气管连通；所述水浴套上部设有穿孔吸水管(6.3)，该吸水管通过水浴循环泵(6.12)与设在下部的穿孔布水管(6.15)连通，水浴套上部还设有电加热器(6.4)、温度控制器(6.5)，水浴套底部设有放水阀(6.14)；厌氧氨氧化池外部设有连通污泥床的数个取样阀(6.8)；

消化污泥脱水液水池通过进水泵(2.10)与预缺氧反硝化池底部的进水阀(2.11)相连接；中间水池通过生物膜短程硝化池出水回流泵(3.7)与预缺氧反硝化池底部连接；预缺氧反硝化池出水通过回流管路(2.14)、循环泵(2.13)、循环阀门(2.12)与预缺氧反硝化池底部连接；预缺氧反硝化池出水管(2.9)与生物膜短程硝化池的首端连接；生物膜短程硝化池出水通过其出水管(3.10)与沉淀池的中心管连接；沉淀池中的沉积污泥通过污泥回流泵(3.6)与生物膜短程硝化池的首端连接；沉淀池上清液通过出水管(4.3)与中间水池相连接。中间水池通过生物膜厌氧氨氧化池的进水泵(6.17)与生物膜厌氧氨氧化池底部连通，生物膜厌氧氨氧化池顶部上清液通过生物膜厌氧氨氧化池出水回流泵(6.16)进入到生物膜厌氧氨氧化池底部，生物膜厌氧氨氧化池溢出水通过出水管(6.18)排放。

2、利用权利要求1所述的装置实现消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池的启动运行：首先将海绵填料分别填加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，填充率分别为有效容积的80％与40％，将从城市污水厂曝气池取得的活性污泥分别投加到预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池中，投加后两池的污泥浓度MLSS分别为2000mg/L与4000mg/L；用城市污水厂的消化污泥脱水液贮满消化污泥脱水液水池，而后启动进水泵，消化污泥脱水液依次流经预缺氧反硝化池和生物膜短程硝化池，同时启动生物膜短程硝化池出水回流泵与污泥回流泵，其回流量分别为50％～100％与100％；启动生物膜短程硝化池的曝气系统进行消化污泥脱水液中高氨氮NH₄ ⁺-N的短程硝化反应，维持溶解氧DO＝2.0～5.0mg/L；进水pH值应在7.0～7.8之间，如果pH＜7.0，则投加NaHCO₃使pH值在上述范围内，同时维持进水NH₄ ⁺-N负荷ALR＝0.5～1.2kg NH₄ ⁺-N/m³d，通过保持pH值和ALR在上述范围内变化，使生物膜短程硝化池中的平均游离氨FA浓度＞6mg/L，同时NH₄ ⁺-N的硝化率大于50％，当氨氮硝化率小于50％时，降低进水NH₄ ⁺-N负荷；在上述条件下运行预缺氧反硝化池与生物膜短程硝化池，当预缺氧反硝化池出水亚硝酸氮NO₂ ^--N＜5mg/L时，确认其启动结束，进入平稳运行阶段。当生物膜短程硝化池出水NO₂ ^--N累积率大于50％，并且出水NH₄ ⁺-N∶NO₂ ^--N比值在1∶1左右时，生物膜短程硝化得以实现和维持，具备了生物膜厌氧氨氧化池的进水水质要求；

2)生物膜厌氧氨氧化池的启动运行：将生物膜短程硝化池的剩余污泥和处理城市污水的氧化沟工艺中的活性污泥，按照3∶1的质量比投加到生物膜厌氧氨氧化池，接种后的污泥浓度MLSS＝5～8kg MLSS/m³；将生物膜ANAMMOX池水浴套的温度设定并控制在35℃，生物膜厌氧氨氧化池进水pH值维持在7.0～9.0之间，不在此范围时加入HCl或NaOH调节，将生物膜短程硝化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度用自来水稀释到60～100mg/L之间，将稀释后的上述混合水按照40L/d的流量泵入到生物膜厌氧氨氧化池，同时开启生物膜厌氧氨氧化池出水回流泵，回流比为2∶1；当生物膜厌氧氨氧化池出水NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度均小于10mg/L，厌氧氨氧化反应得以实现和维持；

3)消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行：预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池与生物膜厌氧氨氧化池分别启动运行后，该消化污泥脱水液生物膜全程自养脱氮系统串联运行；消化污泥脱水液水池中的消化污泥脱水液经进水泵依次进入到预缺氧反硝化池、生物膜短程硝化池，同时沉淀池中的污泥通过污泥回流泵按照50％的回流比回流到生物膜短程硝化池首端，中间水池的生物膜短程硝化池出水按照50％～100％的回流比回流到预缺氧反硝化池；生物膜短程硝化池中混合液进入到沉淀池中进行泥水分离，上清液进入到中间水池中；中间水池中的生物膜短程硝化池出水含有NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N，其浓度比应控制在1∶1左右，为达到上述比例要求，当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＞1.1时，适当降低生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右，而当NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N＜0.8时，适当提高生物膜短程硝化池的进水氨氮负荷直到该比例达到1∶1左右；在温度维持在35℃时，NH₄ ⁺-N/NO₂ ^--N比值约为1∶1的硝化液经厌氧氨氧化池进水泵进入到厌氧氨氧化池完成厌氧氨氧化反应；当厌氧氨氧化池总氮负荷达到1.5kg TN/m³d以上，而且系统出水中NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N去除率均大于80％，系统完成了消化污泥脱水液的生物膜全程自养脱氮过程。

Images