CN110171904A - 基于连续流aao除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜活性污泥自养脱氮装置和方法 - Google Patents

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Abstract

连续流AAO除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜活性污泥自养脱氮装置及其方法，属于城市污水生物处理技术领域。工艺主体由城市污水原水箱、连续流AAO除磷部分脱氮装置、中间水箱和复合式固定生物膜‑活性污泥自养脱氮装置四部分组成。通过工艺调整在AAO反应器中的生物体主种群聚磷菌的基本特征不被破坏的情况下，通过污泥循环系统将后端自养脱氮反应器中的剩余短程污泥连续不断的回流至AAO反应器中。从而实现前后两段同时具有脱氮的功效，进一步减少了处理单位体积废水所需的反应器容积。同时在高温、低氧、低污泥龄条件下可以有效的淘洗自养脱氮反应器中的NOB使得短程效果更加稳定。最终实现系统节能、高效、稳定的脱氮除磷。

Description

基于连续流AAO除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜活性 污泥自养脱氮装置和方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺处理低碳源城市污水的装置及应用方法，具备高效、节能、占地面积少的特点，适用于新建城市污水处理厂等技术领域。
背景技术
近年来，我国经济日益繁荣，工农业技术发展迅速，城镇化进程加快，这在一定程度上加剧了我国的水污染问题。例如，含大量氮磷污染物的工业污水、农田排水以及生活污水排放至自然水体，造成湖泊、水库等缓流水体富营养化。水体富营养化不仅会大量消耗水中溶解氧造成鱼虾等大量死亡，破坏水体中生态平衡，还会增加水中腐质物质的增加，造成水味道腥臭难闻，有毒物质含量增加，影响供水水质并导致制水成本增加。为此，我国颁布了更加严格的污水排放标准。其中于城镇污水厂一级A排放标准规定城镇污水厂出水氨氮<5mg/L，TN<15mg/L，新建污水厂TP<0.5mg/L。部分地区甚至提出出水水质达到地表IV类水的高排放标准，即氨氮<1.5mg/L，TN<1.5mg/L，TP<0.3mg/L.随着氮磷排放标准的日益严格，传统脱氮除磷工艺的不足逐渐凸显。传统脱氮除磷工艺中，生物脱氮和除磷均需要消耗有机物。但我国城市污水有机物浓度普遍偏低，碳源不足导致氮磷出水难以同时达标，为出水达标，常需投加外源有机物或化学除磷药剂，增加了运行成本。此外，污水处理属于高能耗产业城市污水的提升、污泥回流、生物反应池的曝气混合、以及污泥的处理处置都需要消耗大量的能量。其中曝气能耗为最主要的耗能项目，占污水厂运行能耗的50％左右。厌氧氨氧化工艺的提出使污水自养脱氮成为可能。通过应用厌氧氨氧化，可以使污水脱氮过程摆脱对有机物的需求，从而彻底解决了传统污水处理工艺中生物脱氮和除磷对碳源的竞争，有望实现城市污水的高效脱氮除磷。
此外与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化脱氮工艺还可以节省约60％的曝气能耗，因此对于城市污水厂节能减排具有重要的意义与此同时研究和开发以厌氧氨氧化工艺为基础的城市污水脱氮除磷技术具有重要的现实意义，此外厌氧氨氧化工艺在高氨氮污水如污泥消化液和垃圾渗滤液中的成功应用为该技术在城市污水中的推广应用提供了技术支撑。
本发明打破了双污泥龄自养脱氮系统内污泥回流系统的严格分开的特征要求，该系统中有将后端主脱氮反应器产生的相对较少剩余污泥回流至前端除磷反应器的缺氧区，为不破坏除磷反应器内生物体主种群的基本特征不被破坏，这个循环污泥系统中污泥量比较少一般不超过进水量的3％。自养脱氮系统相对较低的污泥产量一般都小于进水流量的3％。这种向除磷反应器连续接种短程污泥的过程可使在低污泥龄和高负荷条件下发生短程硝化和内源反硝化作用，通过在前端除磷反应器设置前置缺氧区，回流污泥直接进入缺氧区该区有足够停留时间利用内源呼吸速率驱动力去还原混合液中进一步保障了除磷反应器的除磷效果从而实现前后两段同时具有脱氮功效，进一步减少了处理单位体积污水所需要的反应器容积。此外，由于在前端A/A/O系统中发生的是相对稳定的短程硝化，所以尽管不能保证产生的亚硝态氮不能被完全去除，但在后端自养脱氮反应器的前置缺氧区直接与进水中的氨氮进行反应，提高了能源利用率。连续流A/A/O除磷部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺在实际工程中可以仅增加了一套污泥输送管路，不需要增加污泥泵的容量，就可获得较好的脱氮除磷效果。
发明内容
本发明的目的是提出连续流A/A/O除磷部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺处理城市低C/N比污水，节约运行成本，实现了氮磷污染物的同步深度去除。该方法是将异养聚磷菌和自养硝化菌/厌氧氨氧化细菌分别在两个反应器中培养，在不破坏前端除磷反应器内主菌群的情况下将后端少量的短程硝化污泥源源不断的回流至前端反应器，使其在低污泥龄、高负荷条件下应具有部分脱氮功效，不仅充分利用了生活污水中宝贵的碳源，避免了有机物的存在使反硝化细菌会和厌氧氨氧化细菌产生竞争，而且为后端自养脱氮反应器降低了进水氨氮负荷，进一步节省了反应器的有效容积。同时后端自养脱氮反应器在低溶解氧状态下运行可最大程度上节省曝气量节约能源。
本发明涉及连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置。工艺主体有城市污水原水箱、连续流A/A/O除磷及部分脱氮装置、中间水箱和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置四部分组成；所述的城市污水原水箱上设置进水管，溢流管和放空管；所述的中间水箱上设置溢流管和放空管；所述的连续流A/A/O除磷装置由开孔隔板分为四个区域，沿进水方向依次为缺氧区、厌氧区、两段好氧区和沉淀区；所述的城市污水原水箱采用进水泵与厌氧反应区连接；所述缺氧区，厌氧区均设有搅拌器；所述好氧区的底部均设有曝气装置和DO，PH探头，曝气装置由空气压缩机通过转子流量计与底盘曝气器连通，DO，PH传感器由数据线与WTW主机连接；沉淀区底部通过回流污泥控制阀与回流污泥泵与缺氧区连通，剩余污泥通过剩余污泥排放控制阀排出系统；所述的复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置由开孔隔板分为六个区域，沿水流方向依次为一段缺氧区，四段好氧区，一段氮气吹脱区；后置沉淀区和出水管；所述的中间水箱采用中间水泵与第一段前置缺氧反应区连接；所述的厌氧氨氧化反应区均设有搅拌器，以及海绵填料，好氧反应区底部均设有曝气装置和DO传感器，曝气装置由空气压缩机通过转子流量计与粘沙块底盘曝气器连通。DO，PH传感器与WTW主机连接；最后一格的短程污泥经污泥回流泵回流至前端除磷反应器的缺氧区；沉淀区底部通过回流污泥控制阀和污泥回流泵与第一段前置缺氧反应区连通，剩余污泥经过污泥回流泵回流至前端反应器缺氧区排出系统。
所述的开孔隔板按照水流方向采用上下交错设置过流孔的方式进行连接各个格室；所述的沉淀池采用竖流式沉淀池，上部呈圆柱形，污泥斗为截头倒锥体，倾角为60°，采用中心进水、周边三角堰出水方式。
基于本发明的实验装置，城市污水的处理流程为：
A/A/O系统内回流污泥通过污泥回流泵回流至前置缺氧区与从后端反应器回流的少量剩余污泥混合，该区有足够多的水力停留时间依靠混合液的内源呼吸速率的驱动去还原混合液中的亚硝酸盐然后进入厌氧区，为聚磷菌的释磷创造良好条件。城市污水由原水箱进入厌氧反应区，聚磷菌利用原水中的有机碳源进行厌氧释磷反应，将原水中的挥发性脂肪酸VFA转为PHB，同时向水中释放而后进入好氧反应区聚磷菌利用O2作为电子受体，利用细胞内的PHB发生好氧吸磷反应，大量吸收水体中的实现生物除磷反应；混合液中的少量短程硝化污泥发生短程硝化反应，之后好氧区的泥水混合物进入沉淀区完成泥水分离，剩余污泥通过剩余污泥排放阀定期排出系统，沉淀区的上清液在重力作用下进入中间水箱。除磷及部分脱氮后的污水由中间水箱与后置沉淀区回流的泥水混合物混合进入自养脱氮反应器内第一段的缺氧反应区与回流的污泥进行混合，污水中和在缺氧区进行厌氧氨氧化反应。之后进入好氧区，污泥中的氨氧化细菌利用水中的DO将部分氧化成海绵填料上的厌氧氨氧化菌利用和转化为氮气和少量接下来的三段重复相同反应，进入最后一格将剩余的氨氮氧化成为亚硝态氮并且将水中氮气吹脱出去为沉淀区提供良好的污泥沉淀；同时将剩余污泥通过污泥回流泵回流至前端除磷反应器的前置缺氧区。最终进入沉淀区进行泥水分离上清液作为出水由出水管排出系统，污泥回流泵通过污泥回流泵回流至第一段的缺氧反应区。
上述一种连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺处理低碳源城市污水的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、接种污泥阶段
接种除磷污泥于连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中，控制污泥浓度MLSS为2000-4000mg/L，以实际城市生活污水作为处理对象，污泥回流比为100％-150％，好氧反应区的DO浓度不低于2mg/L。水力停留时间设计值为缺氧区为0.5-1.0h，厌氧区为0.5-1.0h，好氧区1.5-2.5h,污泥龄SRT为3-5d，较短的HRT和SRT确保了连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中聚磷菌为主要菌群，保障了系统的除磷效果。当沉淀区出水大于1mg/L 时，在0.5-1.0h范围内，相应的延长除磷反应器污水在缺氧区的停留时间至1h，同时增加好氧区DO浓度使其大于2mg/L，同时降低A/A/O除磷及部分脱氮反应器的污泥龄为3d。当沉淀池出水的并稳定运行15天以上时，说明连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器启动成功；
接种短程污泥于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，控制污泥浓度为 3500-4000mg/L,同时接种Anammox海绵填料于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，填充比为20％-25％，启动成功的连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器的出水为处理对象，水温控制在30℃-35℃，污泥回流比为50％-100％，水力停留时间HRT控制为7-12h,通过控制回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量来控制自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄为25-30d，但回流污泥量不应超过进水流量的3％，避免对A/A/O 反应器内的除磷效果造成影响。在启动阶段将污泥龄控制在40d以上，待反应器启动成功后逐渐降低污泥龄至25d-30d。控制好氧反应区内DO为0.15-0.30mg/L。同时根据沉淀区出水的的生成量控制调整反应器内DO，HRT以及污泥龄。当沉淀区出水大于10mg/L时增加反应器的DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h的范围内，提高HRT为10-12h。当沉淀区出水大于8mg/L时降低反应器的DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量缩短活性污泥的污泥龄至20d。启动过程中当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达60天以上时，则说明复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器启动成功；
二、稳定运行阶段
当连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器都启动完成后，将两个反应器连接起来构建一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺，以城市污水为处理对象进行长期稳定运行，实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质，根据最终出水的浓度调节反应器系统的运行，当最终出水大于10mg/L时增加复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h 的范围内，提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时降低复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量，将后端自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄缩短至20d。当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达100d以上时，则说明装置实现长期的稳定运行。当系统实现长期稳定运行后可按照35℃→30℃→25℃(每10d降5℃)的方式逐渐降温最终实现在常温状态下的处理低碳氮比城市生活污水连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺的稳定运行。
3、所述的开孔隔板按照水流方向采用上下交错设置过流孔的方式进行连接各个格室；所述的沉淀池采用竖流式沉淀池，上部呈圆柱形，污泥斗为截头倒锥体，倾角为60°，采用中心进水、周边三角堰出水方式。
4、步骤一中所述的除磷污泥来源于城市污水处理厂的二沉池回流污泥。
5、厌氧氨氧化反应区所投加的聚氨酯海绵填料的尺寸范围为1.5cm×1.0cm×1.0cm-2.0cm×2.0cm×2.0cm。
6、步骤一所述的短程硝化污泥其亚硝积累率不小于90％。
7、步骤一所述的Anammox海绵填料来源于污泥硝化Anammox工程。
本发明涉及的一种连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺处理低碳源城市污水的装置及应用方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明采用厌氧氨氧化自养脱氮工艺作为本系统的主要脱氮途径，解决城市污水碳源不足的问题，大大的降低了运行费用，低氧曝气减少系统的曝气能耗，节约能源。
(2)本发明打破了双污泥龄自养脱氮系统污泥回流系统严格分开的特征要求，该系统中有将后端主脱氮反应器产生的少量剩余污泥(一般不超过进水量的3％)回流至前端除磷反应器的缺氧区。这种向除磷反应器连续接种短程污泥的过程可使在短污泥龄和高负荷条件下发生短程硝化反硝化作用，实现部分脱氮。
(3)同步脱氮，回流至前端除磷反应器缺氧区的短程污泥，使得前后两段反应器都具有脱氮能力，这样在充分利用水中有机碳源的基础上降低了后端主脱氮反应器的负荷，一定程度上减少了设计容积，节约成本。
(4)本发明在除磷反应器设置前置缺氧区，使得混合污泥可以使充分利用细胞内碳源进行反硝化，不仅充分利用了水中有机碳源，而且为厌氧区的充分释磷消除硝态氮的影响。
(5)本发明在自养脱氮反应器内设置缺氧区使得进水中有限的碳源进一步被反硝化细菌利用，将回流污泥中的硝态氮反硝化成为亚硝态氮，同时进水与回流污泥中的亚硝态氮在缺氧区内利用氨氮发生厌氧氨氧化反应，进一步提高脱氮率。其次在自养脱氮反应器内维持高温、低氧、低污泥龄更有利于短程效果的维持。
(6)升级改造相对简单，易于推广。在实际工程中不必增加污泥泵的容量仅仅比双污泥龄厌氧氨氧化自养脱氮工艺多设计一套污泥输送管，即可实现较好的脱氮除磷效果。
附图说明
图1为本发明中连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置的示意图，其中1表示城市污水原水箱、2表示连续流A/A/O除磷部分脱氮装置、3表示中间水箱、4表示复合式固定膜-活性污泥自养脱氮装置、1.1表示原水箱进水管、 1.2表示溢流管、1.3表示原水箱放空管、1.4表示进水泵、2.1表示缺氧反应区、2.2表示厌氧反应区、2.3表示好氧反应区、2.4表示DO、PH测定仪、2.5表示DO、PH传感器、 2.6表示沉淀区、2.7表示回流污泥控制阀、2.8表示剩余污泥排放阀、2.9表示空气压缩机、2.10表示污泥回流泵、2.11表示转子流量计、2.12表示搅拌器、2.13表示底盘底盘曝气器、3.1表示中间水箱放空阀、3.2表示预处理污水进水泵、3.3表示中间水箱溢流管、 4.1表示缺氧反应区、4.2表示好氧反应区、4.3表示氮气吹脱区、4.4表示DO、PH传感器、4.5表示聚氨酯海绵填料、4.6表示转子流量计、4.7表示空气压缩机、4.8表示回流污泥控制阀、4.9污泥回流泵、4.10表示沉淀区、4.11表示沉淀池放空阀、4.12表示回流污泥控制阀、4.13表示污泥回流泵、4.14表示最终出水管、4.15表示搅拌器、4.16表示底盘曝气器。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1所示，本实施例涉及一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置，其特征在于工艺主体由城市污水原水箱(1)、连续流A/A/O除磷部分脱氮装置(2)、中间水箱(3)、和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置(4)四部分组成；所述的城市污水原水箱(1)上设置进水管(1.1)、溢流管(1.2)和放空管(1.3)；所述的连续流A/A/O除磷及部分脱氮装置(2)由开孔隔板分为四个区域，沿进水方向依次为缺氧区(2.1)、厌氧反应区(2.2)、两段好氧反应区 (2.3)和沉淀区(3)；所述的城市污水原水箱(1)采用进水泵(1.4)与厌氧反应区(2.2) 连接；所述的厌氧反应区(2.2)设有搅拌器(2.12)；所述的好氧区(2.3)底部设有曝气装置和DO，PH传感器，曝气装置由空气压缩机(2.9)通过空气转子流量计(2.11)与底盘曝气器(2.13)连通，DO，PH传感器(2.5)由数据线与WTW主机(2.4)连接；沉淀区(2.6)底部通过回流污泥控制阀(2.7)和污泥回流泵(2.10)与前置缺氧区(2.1) 连通，剩余污泥通过剩余污泥排放控制阀(2.8)排出系统；所述的复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器(4)由开孔隔板分为6个区域，其容积比为2:2:2:2:2:1沿水流方向第一格为缺氧区(4.1)，第二到五格为好氧反应区(4.2)，最后一格(4.3)为氮气吹脱区，后置沉淀区(4.10),出水管(4.14)；所述的中间水箱(3)采用中间水泵(3.2) 与第一格的缺氧反应区连接；所述的缺、好氧反应区内设有海绵填料，填充比20-25％，厌氧氨氧化菌和氨氧化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器内设有底盘曝气器(4.16)，空气压缩机(4.7)经由空气转子流量计 (4.6)提供曝气。最后一格(4.3)为氮气吹脱区；内设有底盘曝气器(4.16)通过空气压缩机(2.9)经由空气转子流量计(4.6)提供曝气；DO，PH传感器(4.4)由数据线与 WTW主机(4.17)连接；回流泵(4.13)将最后一格中的剩余污泥回流至A/A/O反应器(2) 的前置缺氧区(2.1)；沉淀区(4.10)底部通过回流污泥泵控制阀(4.12)和污泥回流泵 (4.9)与第一格的缺氧反应区(4.1)连通。
具体实施方式二：本实施方式涉及一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置的应用方法，按以下步骤进行：
一、接种污泥阶段
接种除磷污泥于连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中，控制污泥浓度MLSS为2000-4000mg/L，以实际城市生活污水作为处理对象，污泥回流比为100％-150％，好氧反应区的DO浓度不低于2mg/L。水力停留时间设计值为缺氧区为0.5-1.0h，厌氧区为0.5-1.0h，好氧区1.5-2.5h,污泥龄SRT为3-5d，较短的HRT和SRT确保了连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中聚磷菌为主要菌群，保障了系统的除磷效果。当沉淀区出水大于1mg/L 时，在0.5-1.0h范围内，相应的延长除磷反应器污水在缺氧区的停留时间至1h，同时增加好氧区DO浓度使其大于2mg/L，同时降低A/A/O除磷及部分脱氮反应器的污泥龄为3d。当沉淀池出水的并稳定运行15天以上时，说明连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器启动成功；
接种短程污泥于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，控制污泥浓度为 3500-4000mg/L,同时接种Anammox海绵填料于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，填充比为20％-25％，启动成功的连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器的出水为处理对象，水温控制在30℃-35℃，污泥回流比为50％-100％，水力停留时间HRT控制为7-12h,通过控制回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量来控制自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄为25-30d，但回流污泥量不应超过进水流量的3％，避免对A/A/O 反应器内的除磷效果造成影响。在启动阶段将污泥龄控制在40d以上，待反应器启动成功后逐渐降低污泥龄至25d-30d。控制好氧反应区内DO为0.15-0.30mg/L。同时根据沉淀区出水的的生成量控制调整反应器内DO，HRT以及污泥龄。当沉淀区出水大于10mg/L时增加反应器的DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h的范围内，提高HRT为10-12h。当沉淀区出水大于8mg/L时降低反应器的DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量缩短活性污泥的污泥龄至20d。启动过程中当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达60天以上时，则说明复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器启动成功；
二、稳定运行阶段
当连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器都启动完成后，将两个反应器连接起来构建一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺，以城市污水为处理对象进行长期稳定运行，实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质，根据最终出水的浓度调节反应器系统的运行，当最终出水大于10mg/L时增加复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h 的范围内，提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时降低复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量，将后端自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄缩短至20d。当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达100d以上时，则说明装置实现长期的稳定运行。当系统实现长期稳定运行后可按照35℃→30℃→25℃(每10d降5℃)的方式逐渐降温最终实现在常温状态下的处理低碳氮比城市生活污水连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺的稳定运行。
3、所述的开孔隔板按照水流方向采用上下交错设置过流孔的方式进行连接各个格室；所述的沉淀池采用竖流式沉淀池，上部呈圆柱形，污泥斗为截头倒锥体，倾角为60°，采用中心进水、周边三角堰出水方式。
4、步骤一中所述的除磷污泥来源于城市污水处理厂的二沉池回流污泥。
5、厌氧氨氧化反应区所投加的聚氨酯海绵填料的尺寸范围为1.5cm×1.0cm×1.0cm-2.0cm×2.0cm×2.0cm。
6、步骤一所述的短程硝化污泥其亚硝积累率不小于90％。
7、步骤一所述的Anammox海绵填料来源于污泥硝化Anammox工程。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式不同的是，所述的开孔隔板按照水流方向采用上下交错设置过流孔的方式进行连接各个格室；所述的沉淀池采用竖流式沉淀池，上部呈圆柱形，污泥斗为截头倒锥体，倾角为60°，采用中心进水、周边三角堰出水方式。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤一中所述的除磷污泥来源于城市污水厂二沉池回流污泥。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤一中所述的厌氧氨氧化反应区所投加的聚氨酯海绵填料的尺寸范围为1.5cm×1.0cm×1.0cm-2.0cm×2.0cm× 2.0cm-2.0cm×2.0cm×2.0cm。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤一中所述的Anammox 海绵填料来源于污泥硝化Anammox工程。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
结合图1所示，一种基于连续流A/A/O除磷部分脱氮串联复合式固定膜-活性污泥自养脱氮工艺处理低碳源城市污水装置的应用方法，按以下步骤进行：
一、接种污泥阶段
接种除磷污泥于连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中，控制污泥浓度MLSS为2000-4000mg/L，以实际城市生活污水作为处理对象，污泥回流比为100％-150％，好氧反应区的DO浓度不低于2mg/L。水力停留时间设计值为缺氧区为0.5-1.0h，厌氧区为0.5-1.0h，好氧区1.5-2.5h,污泥龄SRT为3-5d，较短的HRT和SRT确保了连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中聚磷菌为主要菌群，保障了系统的除磷效果。当沉淀区出水大于1mg/L 时，在0.5-1.0h范围内，相应的延长除磷反应器污水在缺氧区的停留时间至1h，同时增加好氧区DO浓度使其大于2mg/L，同时降低A/A/O除磷及部分脱氮反应器的污泥龄为3d。当沉淀池出水的并稳定运行15天以上时，说明连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器启动成功；
接种短程污泥于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，控制污泥浓度为 3500-4000mg/L,同时接种Anammox海绵填料于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，填充比为20％-25％，启动成功的连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器的出水为处理对象，水温控制在30℃-35℃，污泥回流比为50％-100％，水力停留时间HRT控制为7-12h,通过控制回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量来控制自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄为25-30d，但回流污泥量不应超过进水流量的3％，避免对A/A/O 反应器内的除磷效果造成影响。在启动阶段将污泥龄控制在40d以上，待反应器启动成功后逐渐降低污泥龄至25d-30d。控制好氧反应区内DO为0.15-0.30mg/L。同时根据沉淀区出水的的生成量控制调整反应器内DO，HRT以及污泥龄。当沉淀区出水大于10mg/L时增加反应器的DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h的范围内，提高HRT为10-12h。当沉淀区出水大于8mg/L时降低反应器的DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量缩短活性污泥的污泥龄至20d。启动过程中当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达60天以上时，则说明复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器启动成功；
二、稳定运行阶段
当连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器都启动完成后，将两个反应器连接起来构建一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺，以城市污水为处理对象进行长期稳定运行，实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质，根据最终出水的浓度调节反应器系统的运行，当最终出水大于10mg/L时增加复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h 的范围内，提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时降低复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量，将后端自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄缩短至20d。当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达100d以上时，则说明装置实现长期的稳定运行。当系统实现长期稳定运行后可按照35℃→30℃→25℃(每10d降5℃)的方式逐渐降温最终实现在常温状态下的处理低碳氮比城市生活污水连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺的稳定运行。
本实施步骤一中的除磷污泥来源于高碑店城市污水处理厂二沉池回流污泥，步骤一中的短程硝化污泥来源于实验室稳定运行的中试SBR反应器中，步骤一中的Anammox海绵填料来源于污泥硝化液Anammox工程。
本实施例采用某家属区化粪池的生活污水作为原水，具体水质如下：COD浓度为158-285mg/L,氨氮浓度为50.6-74.5mg/L,亚硝浓度低于1mg/L,硝态氮浓度为 0.1-1.05mg/L,磷浓度为4.7-6.5mg/L,C/P比约为40.36，C/N比约为3.0。实验装置如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制作，A/A/O反应器(2)共4个格室有效容积为20L，中间水箱(3)有效容积为100L，复合式固定膜-活性污泥自养脱氮反应器(4)有效容积为55L。利用带有连通管的隔板将A/A/O反应器与复合式固定膜-活性污泥自养脱氮反应器分别分为4个格室和6个格室，根据进水氨氮浓度变化调整水力停留时间、DO浓度和回流到前端除磷反应器前置缺氧区的回流污泥量。沉淀区均采用竖流式沉淀池，由有机玻璃组成上部沉淀区呈圆柱形污泥漏斗为截头倒锥体，倾角为60℃，采用中心进水、周边三角堰出水方式，有效容积分别为15L和30L。
实验结果表明：运行稳定后，出水COD浓度为28.32-48.54mg/L,出水浓度为0.01-0.45mg/L,出水浓度为1.06-3.08mg/L,出水浓度为 3.32-8.45mg/L，出水浓度为2.15-4.08mg/L,出水TN浓度为7.42-13.56mg/L，出水稳定达到一级A排放标准要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认为本发明的具体实施方式只限于这些，因此该领域技术人员对本发明所做的简单的改进都在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.基于连续流AAO除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜活性污泥自养脱氮装置，其特征在于包括城市污水原水箱(1)、连续流A/A/O除磷部分脱氮装置(2)、中间水箱(3)、和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮装置(4)四部分；所述的城市污水原水箱(1)上设置进水管(1.1)、溢流管(1.2)和放空管(1.3)；所述的连续流A/A/O除磷及部分脱氮装置(2)由开孔隔板分为四个区域，沿进水方向依次为缺氧区(2.1)、厌氧反应区(2.2)、两段好氧反应区(2.3)和沉淀区(3)；所述的城市污水原水箱(1)采用进水泵(1.4)与厌氧反应区(2.2)连接；所述的厌氧反应区(2.2)设有搅拌器(2.12)；所述的好氧区(2.3)底部设有曝气装置和DO，PH传感器，曝气装置由空气压缩机(2.9)通过空气转子流量计(2.11)与底盘曝气器(2.13)连通，DO，PH传感器(2.5)由数据线与WTW主机(2.4)连接；沉淀区(2.6)底部通过回流污泥控制阀(2.7)和污泥回流泵(2.10)与前置缺氧区(2.1)连通，剩余污泥通过剩余污泥排放控制阀(2.8)排出系统；所述的复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器(4)由开孔隔板分为6个区域，其容积比为2:2:2:2:2:1沿水流方向前五格依次为一格前置缺氧区(4.1)，四格好氧区(4.2)，最后一格(4.3)为氮气吹脱区，后置沉淀区(4.10),出水管(4.14)；所述的中间水箱(3)采用中间水泵(3.2)与第一格的前置缺氧反应区连接；所述的缺氧、好氧反应区内设有海绵填料，填充比20％-25％，厌氧氨氧化菌和氨氧化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器在好氧区内设有底盘曝气器(4.16)，通过空气压缩机(4.7)经由空气转子流量计(4.6)提供曝气。最后一格(4.3)为氮气吹脱区；内设有底盘曝气器(4.16)通过空气压缩机(2.9)经由空气转子流量计(4.6)提供曝气；DO，PH传感器(4.4)由数据线与WTW主机(4.17)连接；回流泵(4.13)将最后一格中的剩余污泥回流至A/A/O反应器(2)的前置缺氧区(2.1)；沉淀区(4.10)底部通过回流污泥泵控制阀(4.12)和污泥回流泵(4.9)与第一格的前置缺氧区(4.1)连通。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，按以下步骤进行：
一、接种污泥阶段
接种除磷污泥于连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器中，控制污泥浓度MLSS为2000-4000mg/L，以实际城市生活污水作为处理对象，污泥回流比为100％-150％，好氧反应区的DO浓度不低于2mg/L。水力停留时间设计值为缺氧区为0.5-1.0h，厌氧区为0.5-1.0h，好氧区1.5-2.5h,污泥龄SRT为3-5d，当沉淀区出水大于1mg/L时，在0.5-1.0h范围内，相应的延长除磷反应器污水在缺氧区的停留时间至1h，同时增加好氧区DO浓度使其大于2mg/L，同时降低A/A/O除磷及部分脱氮反应器的污泥龄为3d。当沉淀池出水的并稳定运行15天以上时，说明连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器启动成功；
接种短程污泥于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，控制污泥浓度为3500-4000mg/L,同时接种Anammox海绵填料于复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器中，填充比为20％-25％，启动成功的连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器的出水为处理对象，水温控制在30℃-35℃，污泥回流比为50％-100％，水力停留时间HRT控制为7-12h,通过控制回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量来控制自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄为25-30d，但回流污泥量不应超过进水流量的3％；在启动阶段将污泥龄控制在40d以上，待反应器启动成功后逐渐降低污泥龄至25d-30d。控制好氧反应区内DO为0.15-0.30mg/L。当沉淀区出水大于10mg/L时增加反应器的DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h的范围内，提高HRT为10-12h。当沉淀区出水大于8mg/L时降低反应器的DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量缩短活性污泥的污泥龄至20d。启动过程中当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达60天以上时，则说明复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器启动成功；
二、稳定运行阶段
当连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器和复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器都启动完成后，将两个反应器连接起来构建一种基于连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺，以城市污水为处理对象运行，实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质，根据最终出水的浓度调节反应器系统的运行，当最终出水大于10mg/L时增加复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，并将其维持在0.25mg/L-0.30mg/L，同时在7-12h的范围内，提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时降低复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度，将其维持在0.15-0.20mg/L并且通过增大回流到连续流A/A/O除磷及部分脱氮反应器前端缺氧区的污泥量，将后端自养脱氮反应器内活性污泥的污泥龄缩短至20d。当出水中的浓度小于3mg/L，TN浓度小于8mg/L,且出水效果维持长达100d以上时，则说明装置实现长期的稳定运行。当系统实现长期稳定运行后可按照35℃→30℃→25℃，具体为每10d降5℃的方式逐渐降温最终实现在常温状态下的处理低碳氮比城市生活污水连续流A/A/O除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮工艺的稳定运行。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述的开孔隔板按照水流方向采用上下交错设置过流孔的方式进行连接各个格室；所述的沉淀池采用竖流式沉淀池，上部呈圆柱形，污泥斗为截头倒锥体，倾角为60°，采用中心进水、周边三角堰出水方式。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于步骤一中所述的除磷污泥来源于城市污水处理厂的二沉池回流污泥。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于厌氧氨氧化反应区所投加的聚氨酯海绵填料的尺寸范围为1.5cm×1.0cm×1.0cm-2.0cm×2.0cm×2.0cm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤一所述的短程硝化污泥其亚硝积累率不小于90％。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤一所述的Anammox海绵填料来源于污泥硝化Anammox工程。
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