CN111453944A - 碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置及其运行方法 - Google Patents

碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置及其运行方法，所述装置由高负荷碳分离反应池、第一沉淀池、主流厌氧氨氧化反应池、第二沉淀池和污泥厌氧消化产能单元五个主体部分组成，其中主流厌氧氨氧化反应池依次分为缺氧区、主PN/A区、氮抛光区和脱气区。本发明将大部分有机污染物在高负荷碳分离反应池中被分离回收用于产能利用，污水中氮通过缺氧区的反硝化、主PN/A区的部分亚硝化/厌氧氨氧化和氮抛光区的多模式净化得以去除。该装置及运行方法具有污水潜能回收利用、运行稳定、出水水质优、能耗物耗低等优点，是适用城市污水处理的新装置及新工艺。

Description

碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置及 其运行方法
技术领域
本发明涉及一种城市污水处理技术领域，特别涉及一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置及其运行方法。
背景技术
城市污水富含有机质，可被视为一种潜在的能源。污水中有机质的潜能约为14.7-28.7kJ/gCOD，以常见的城市污水COD浓度300mg/L为例，其有机质能可达1.2ˉ2.4kWh/m3。常规污水处理过程的能耗约0.3ˉ0.7kWh/m3，如果能对污水中的有机质能进行有效的回收利用，则有可能实现污水处理过程中的能源自给。然而，在常规污水处理中，氮、磷等可引起水体富营养化的无机营养物的去除，必须依赖于有机质，尤其是反硝化生物脱氮过程中需要大量的有机碳源。因此，常规污水处理中碳、氮不可分离的状况严重限制了污水有机质潜能的回收利用。基于厌氧氨氧化技术的生物脱氮工艺，利用一类自养型浮霉菌——厌氧氨氧化菌，以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，无需依赖有机碳源即可完成污水生物脱氮过程。因此，采用厌氧氨氧化生物脱氮技术可将污水中的有机质解放出来，是实现污水有机质能回收利用的关键。
基于厌氧氨氧化的生物脱氮技术在城市污水主流处理工艺中的应用，一般称之为“主流厌氧氨氧化工艺”。主流厌氧氨氧化工艺目前仍处于试验研究阶段，国际上当前的研究进展也仅止于中试规模的研究，尚未能实现真正的工程应用，其主要应用难点包括：(1)城市污水中氮浓度较低，不利于系统内亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制，导致脱氮性能受限；(2)城市污水的低温条件对厌氧氨氧化菌活性有很大影响，冬季低温时脱氮效率不高；(3)目前主流厌氧氨氧化研究中出水氨氮和总氮普遍较高，很难稳定达到城市污水处理厂的排放标准要求，尚未形成可替代现有生物脱氮工艺的成熟技术方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，该装置可高效分离回收污水中的有机质，稳定实现厌氧氨氧化生物脱氮且出水水质优、能耗物耗低，适用于城市污水处理。
本发明的另一目的是提供上述碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置的运行方法。
本发明的技术方案是：一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，包括高负荷碳分离反应池、第一沉淀池、主流厌氧氨氧化反应池、第二沉淀池和污泥厌氧消化产能单元；所述高负荷碳分离反应池的进水端通过进水管连接至城市污水处理厂预处理段出水管，出水端与第一沉淀池配水井的进水端连接，第一沉淀池配水井的出水端与第一沉淀池的进水端连接，所述第一沉淀池通过底部排泥管与第一污泥泵房相连，设置在第一污泥泵房内的第一污泥回流泵通过回流污泥管连接至高负荷碳分离反应池的回流污泥入口、设置在第一污泥泵内的第一剩余污泥泵通过剩余污泥管与污泥厌氧消化产能单元相连；所述主流厌氧氨氧化反应池的进水端通过进水管连接至第一沉淀池的出水端，出水端连接至第二沉淀池配水井的进水端，第二沉淀池配水井的出水端与第二沉淀池的进水端连接，所述第二沉淀池通过底部排泥管与第二污泥泵房相连，设置在第二污泥泵房内的第二污泥回流泵通过回流污泥管连接至主流厌氧氨氧化反应池回流污泥入口，设置在第二污泥回流泵内的第二剩余污泥泵通过剩余污泥管连接至污泥厌氧消化产能单元，第二沉淀池的出水端连接至污水处理厂排放口或深度处理单元。
所述高负荷碳分离反应池底部设有微孔曝气设备，内部设有一号在线溶解氧监测探头，微孔曝气设备连接一号鼓风机，一号在线溶解氧监测探头和一号鼓风机与PLC控制柜相连，一号在线溶解氧监测探头的输出信号用以反馈控制一号鼓风机。
所述主流厌氧氨氧化反应池分为缺氧区、主PN/A区、氮抛光区和脱气区，所述主PN/A区内部伸入有外碳源投加泵的投加管且该投加管连接至氮抛光区的进水口处，主PN/A区中部竖直方向设置挡流隔板将主PN/A区分隔成进水槽和出水槽，所述主PN/A区出水槽底部、氮抛光区底部和脱气区底部均设置有微孔曝气设备，且微孔曝气设备均与二号鼓风机连接，所述主PN/A区的进、出水槽内部分别设置二号在线溶解氧监测探头和在线氨氮监测探头，所述氮抛光区内部设置三号在线溶解氧监测探头，这些探头的信号线均连接至PLC控制柜。
所述缺氧区内设置搅拌器或推流器。
所述氮抛光区内部设置搅拌器或推流器。
所述第二沉淀池内设置在线硝酸盐氮监测探头，该探头的信号线连接至PLC控制柜。
上述碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置的运行方法，包括如下步骤：
①启动高负荷碳分离反应池：在高负荷碳分离反应池内接种城市污水处理厂活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ5g/L，引入城市污水处理厂经预处理后的城市污水，控制反应池内溶解氧高于2.0mg/L，控制污泥回流比100％；待第一沉淀池出水COD去除率达到50ˉ60％以上时，开始排放剩余污泥，高负荷碳分离反应池启动成功；
②启动主流厌氧氨氧化反应池：在主流厌氧氨氧化反应池内接种城市污水处理厂具有硝化功能的活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ4g/L，引入第一沉淀池出水，开启搅拌器、曝气设备和污泥回流泵，控制氮抛光区溶解氧不低于2.0mg/L，控制污泥回流比100％；监测第二沉淀池出水水质直至出水氨氮浓度低于1.0mg/L，根据在线溶解氧监测探头、在线氨氮监测探头和在线硝酸盐氮监测探头的信号值控制曝气量和剩余污泥排放量；在主PN/A区投加25ˉ40％厌氧氨氧化菌生物载体，在氮抛光区内投加10ˉ30％厌氧氨氧化菌生物载体，完成主流厌氧氨氧化池的启动。
所述高负荷碳分离反应池控制水力停留时间HRT为1.0h、控制污泥泥龄SRT为0.50ˉ1.50d、控制最终出水COD与TN浓度比值COD/TN≤1.0ˉ2.5，保持反应池内溶解氧稳定在低值DOmin,1和高值DOmax,1(1.0ˉ2.0)之间。
所述主流厌氧氨氧化反应池稳定运行控制方法是：当在线氨氮检测值≤设定最低值NH4,min，控制主PN/A区曝气量，使其溶解氧不超过设定最高值DOmax,2，关闭氮抛光区曝气；当在线氨氮检测值＞NH4,min，且≤设定最高值NH4,max时，控制主PN/A区曝气量，使其溶解氧在低值DOmin,2和高值DOmax,2之间，开启氮抛光区曝气，控制其溶解氧在低值DOmin,3和高值DOmax,3之间；当在线硝酸盐氮检测值≥设定最高值NO3,max时，开启外碳源投加，根据在线硝酸盐氮检测值自控调节外碳源投加量；当在线氨氮检测值低于设定低值NHmin,s，且在线硝酸盐氮检测值高于设定值NO3max,s时，增加剩余污泥排放；当在线氨氮检测值高于设定高值NHmax,s，且在线硝酸盐氮检测值低于设定值NO3min,s时，减少剩余污泥排放。
与现有技术相比，本发明的技术创新和优点如下：
1、本发明高负荷碳分离池通过较低的溶解氧和短泥龄控制，避免有机物的过度氧化分解，而以固体形式(污泥)得以高效分离回收，可最大限度回收利用污水有机质能；
2、本发明污水中的脱氮过程大部分通过主PN/A区部分亚硝化/厌氧氨氧化自养脱氮过程完成，节约曝气能耗和碳源消耗；而剩余氮组分在氮抛光区内得以进一步去除，出水有机物及氮组分指标均能达到城市污水处理高标准排放要求；
3、本发明氮抛光区根据水质变化采用不同处理模式，可应对季节性水温变化和原水水质波动，保证出水水质稳定。
附图说明
图1为本发明中碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水装置示意图。
图中：1－高负荷碳分离反应池；2－第一沉淀池配水井；3－第一沉淀池；4－主流厌氧氨氧化反应池；5－缺氧区；6－主PN/A区；7－氮抛光区；8－脱气区；9－第二沉淀池配水井；10－第二沉淀池；11－进水管(渠)；12－一号鼓风机；13－第一污泥泵房；14－第一污泥回流泵；15－第一剩余污泥排放泵；16－搅拌器/推流器；17－二号鼓风机；18－第二污泥泵房；19－第二污泥回流泵；20－第二剩余污泥排放泵；21－一号在线溶解氧监测探头；22－二号在线溶解氧监测探头；23－在线氨氮监测探头；24－三号在线溶解氧监测探头；25-在线硝酸盐氮监测探头；26－一号PLC控制柜；27－二号PLC控制柜；28－污泥厌氧消化产能单元；29－挡流隔板；30－外碳源储备箱；31－外碳源投加泵。
具体实施方式
下面结合附图阐述本发明的具体实施方式：如图1所示，一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，由高负荷碳分离反应池(1)、第一沉淀池(3)、主流厌氧氨氧化反应池(4)、第二沉淀池(10)和污泥厌氧消化产能单元(28)组成。
一、高负荷碳分离反应池(1)的进水端通过进水管(渠)连接至城市污水处理厂预处理段，出水端通过出水管(渠)与第一沉淀池配水井(2)的进水端连接，第一沉淀池配水井(2)的出水端连接至第一沉淀池(3)，高负荷碳分离反应池(1)底部设置的曝气设备连接至一号鼓风机(12)，同时底部通过排泥管连接至第一污泥泵房(13)，第一污泥泵房(13)内设置第一污泥回流泵(14)和第一剩余污泥排放泵(15)，第一污泥回流泵(14)连接至高负荷碳分离反应池(1)进口处的回流污泥入口，第一剩余污泥排放泵(15)连接至污泥厌氧消化产能单元(28)生产沼气并用于产能利用。第一沉淀池(3)的出水管(渠)连接至主流厌氧氨氧化反应池(4)进水口。高负荷碳分离反应池(1)内设置一号在线溶解氧监测探头(21)，其信号线连接至一号PLC控制柜(26)，用以控制一号鼓风机(12)的运行。
二、主流厌氧氨氧化反应池(4)内分隔成的缺氧区(5)、主PN/A区(6)、氮抛光区(7)和脱气区(8)依次串联设置，缺氧区(5)的进水口与第一沉淀池(3)的出水口连接，脱气区(8)的出水口与第二沉淀池配水井(9)的进水口连接，第二沉淀池配水井(9)的出水口与第二沉淀池(10)的进水口连接，第二沉淀池(10)底部通过排泥管连接至第二污泥泵房(18)，第二污泥泵房(18)内设置第二污泥回流泵(19)和第二剩余污泥排放泵(20)，其中第二污泥回流泵(19)连接至主流厌氧氨氧化反应池(4)的进口处回流污泥入口，第二剩余污泥排放泵(20)连接至污泥厌氧消化产能单元(28)生产沼气并用于产能利用。
所述缺氧区(5)内设置有搅拌器或推流器(16)。
所述主PN/A区(6)内部伸入有外碳源投加泵(31)的投加管且该投加管连接至氮抛光区(7)的进水口处，主PN/A区中部竖直方向设置挡流隔板(29)将主PN/A区分隔成进水槽和出水槽，出水槽底部布设微孔曝气设备，进水槽底部不布置微孔曝气设备，利用气水混合流动保证池内悬浮污泥和生物载体的充分流化，进、出水槽内部分别设置二号在线溶解氧监测探头(22)和在线氨氮监测探头(23)，这些探头连接至二号PLC控制柜(27)。上述外碳源投加泵(30)连接外碳源储备箱(31)，其中储备乙酸钠或葡萄糖等碳源溶液。
所述氮抛光区(7)内部设置有搅拌器或推流器(16)和三号在线溶解氧监测探头(24)，底部设置有微孔曝气设备，三号在线溶解氧监测探头(24)的信号线连接至二号PLC控制柜(27)。
所述脱气区(8)底部设置有微孔曝气设备。
所述主PN/A区(6)出水槽底部的微孔曝气设备、氮抛光区(7)底部的微孔曝气设备和脱气区(8)底部的微孔曝气设备均与二号鼓风机(17)连接，二号鼓风机与二号PLC控制柜(27)连接。
所述主PN/A区(6)和氮抛光区(7)内投加具有轻质塑料生物载体(比表面积500ˉ1000m2/m3)，其上附着生长高活性厌氧氨氧化菌，其中主PN/A区(6)内生物载体投加体积比为25ˉ40％，氮抛光区(7)内生物载体投加体积比为10ˉ30％。
所述主PN/A区进、出水口和氮抛光区出水口可设置多孔筛板(网)以拦截生物载体。
三、所述第二沉淀池(10)内设置在线硝酸盐氮监测探头(25)，它的信号线连接至二号PLC控制柜(27)。
上述二号在线溶解氧监测探头(22)、在线氨氮监测探头(23)、三号在线溶解氧监测探头(24)和在线硝酸盐氮监测探头(25)用以控制二号鼓风机(17)、第二剩余污泥排放泵(20)和外碳源投加泵(31)。
本发明的工作流程是：经过城市污水处理厂预处理段的污水首先进入高负荷碳分离反应池，通过活性污泥生物降解和生物吸附，将污水中大部分有机质以污泥形式在第一沉淀池内进行污泥固液分离，用于厌氧消化产能，而后经碳分离处理后的第一沉淀池出水进入主流厌氧氨氧化反应池，在缺氧区内利用污水中剩余有机物对回流污泥中的硝酸盐进行反硝化去除，在主PN/A区利用悬浮污泥中的好氧氨氧化菌和生物载体上的厌氧氨氧化菌协同作用实现大部分氮去除，在氮抛光区内根据主PN/A区的去除效果采取内碳源短程反硝化/厌氧氨氧化、部分亚硝化/厌氧氨氧化、外碳源短程反硝化/厌氧氨氧化等不同模式进行剩余氮的去除，生物载体被截留于反应池中，悬浮污泥混合液进入第二沉淀池中进行固液分离，出水可直接排放或深度处理进行再生利用。第一沉淀池和第二沉淀池排放的剩余污泥进入污泥厌氧消化产能单元(28)生产沼气并用于产能利用。
本发明装置的具体操作方法为：
1、启动高负荷碳分离反应池：于反应池(1)内接种城市污水处理厂活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ5g/L；城市污水经过污水处理厂格栅、沉砂池及初沉池等预处理段初步处理后，由进水管/渠(11)进入高负荷碳分离反应池(1)，开启一号鼓风机(12)进行曝气，控制溶解氧不低于2.0mg/L；开启第一污泥回流泵(14)，控制污泥回流比100％；待第一沉淀池(3)出水COD去除率达到50ˉ60％以上时，开启第一剩余污泥排放泵(15)，高负荷碳分离反应池启动成功。
2、启动主流厌氧氨氧化反应池：于反应池(4)内接种城市污水处理厂具有硝化功能的活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ4g/L；引入第一沉淀池(3)出水，开启缺氧区搅拌器(16)；开启二号鼓风机(17)，控制氮抛光区溶解氧不低于2.0mg/L；开启第二污泥回流泵(19)，控制污泥回流比100％；定时监测第二沉淀池出水，至出水氨氮浓度低于1.0mg/L，由二号PLC控制柜(27)根据二号溶解氧监测探头(22)、三号溶解氧在线监测探头(24)、在线氨氮监测探头(23)和在线硝酸盐氮监测探头(25)的信号对二号鼓风机(17)和第二剩余污泥排泥泵(20)进行自动控制，并设定相应的控制参数；在主PN/A区(6)投加25ˉ40％厌氧氨氧化菌生物载体，在氮抛光区(7)内投加10ˉ30％厌氧氨氧化菌生物载体，完成主流厌氧氨氧化池的启动。
3、系统稳定运行控制
①根据水力停留时间HRT为1.0h控制高负荷碳分离反应池(1)的进水量，根据污泥泥龄SRT为0.50ˉ1.50d控制第一剩余污泥排泥泵(15)的流量；在一号PLC控制柜(26)中设置溶解氧控制范围为1.0ˉ2.0之间，根据一号在线溶解氧监测探头(21)信号数值实时调整一号鼓风机(12)曝气量；控制最终出水COD与TN浓度比值COD/TN≤1.0ˉ2.5。
②主流厌氧氨氧化反应池根据主PN/A区出口处氨氮在线监测值、第二沉淀池出口处硝酸盐氮在线监测值、主PN/A区内溶解氧在线监测值以及氮抛光区内溶解氧在线监测值，由二号PLC控制柜(27)实时控制二号鼓风机(17)、第二剩余污泥排放泵(20)和外碳源投加泵(31)，具体操作如下：
A.当在线氨氮监测探头(23)检测值≤NH4,min(设定低值)，设定主PN/A区溶解氧最高值DOmax，控制二号在线溶解氧检测探头(22)，当检测值不超过设定最高值DOmax,2时，关闭氮抛光区曝气，依靠氮抛光区内生物载体的厌氧氨氧化作用去除剩余的氨氮，其中亚硝氮的来源包括主PN/A区出流中的剩余亚硝氮，以及悬浮污泥内源代谢碳源与混合液中硝酸盐氮的短程反硝化作用产生的亚硝氮；
B.当在线氨氮监测探头(23)的检测值＞NH4,min，且≤NH4,max(设定高值)时，控制二号在线溶解氧监测探头(22)检测值,控制主PN/A区溶解氧在设定最低值DOmin,2和DOmax,2之间变化，动态调整曝气流量，开启氮抛光区曝气，控制三号在线溶解氧监测探头(22)检测值，根据设定的低值DOmin,3和高值DOmax,3控制曝气流量，利用在氮抛光区继续进行部分亚硝化/厌氧氨氧化进行剩余氮的去除；
C.当在线硝酸盐氮监测探头(25)检测值超过设定最高值NO3,max时，开启外碳源投加泵(31)，自控调节碳源投加量，控制在线硝酸盐氮监测探头(25)检测值在设定范围内，利用外加碳源与主PN/A区生成的硝酸盐氮进行短程反硝化产生亚硝氮，在生物载体上厌氧氨氧化菌的作用下同步去除亚硝氮和剩余氨氮；
D.第二沉淀池对应的污泥排泥泵开启时长和开启周期根据在线氨氮监测值和在线硝酸盐氮监测值进行自动调整，当在线氨氮监测值较低而硝酸盐氮监测值较高时，加大排泥时长和(或)缩短排泥周期；当在线氨氮监测值较高而硝酸盐氮监测值较低时，缩短排泥时长和(或)延长排泥周期。
设置第二剩余污泥排放泵(20)的开启时长Td、时长步长ΔTd、开启周期Tc，当在线氨氮监测探头(23)检测值低于设定低值NHmin,s，且在线硝酸盐氮监测探头(25)检测值高于设定值NO3max,s时，每隔Tc时间，开启第二剩余污泥排放泵(20)，开启时间Td＝Td+ΔTd；当在线氨氮监测探头(23)检测值高于设定高值NHmax,s，且在线硝酸盐氮监测探头(25)检测值低于设定值NO3min,s时，每隔Tc时间，开启第二剩余污泥排放泵(20)，开启时间Td＝Td-ΔTd。
下面结合具体地应用实施例对本发明的技术效果作进一步说明：
具体实施例：按照本发明内容设计一套处理规模为25m3/d的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮中试装置，采用天津经济技术开发区北塘污水处理厂沉砂池出水作为中试装置的进水，进水COD浓度为210ˉ430mg/L，NH4 +-N浓度为22ˉ37mg/L，TN浓度为33ˉ52mg/L；长期试验结果表明，在水温为20℃左右时，中试装置出水COD浓度为19ˉ28mg/L，NH4 +-N浓度为0.5ˉ1.4mg/L，TN浓度为6-9mg/L。
上述实施方式仅是本发明的较佳实施例，并非限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或等效变形，均在本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：包括高负荷碳分离反应池、第一沉淀池、主流厌氧氨氧化反应池、第二沉淀池和污泥厌氧消化产能单元；所述高负荷碳分离反应池的进水端通过进水管连接至城市污水处理厂预处理段出水管，出水端与第一沉淀池配水井的进水端连接，第一沉淀池配水井的出水端与第一沉淀池的进水端连接，所述第一沉淀池通过底部排泥管与第一污泥泵房相连，设置在第一污泥泵房内的第一污泥回流泵通过回流污泥管连接至高负荷碳分离反应池的回流污泥入口、设置在第一污泥泵内的第一剩余污泥泵通过剩余污泥管与污泥厌氧消化产能单元相连；所述主流厌氧氨氧化反应池的进水端通过进水管连接至第一沉淀池的出水端，出水端连接至第二沉淀池配水井的进水端，第二沉淀池配水井的出水端与第二沉淀池的进水端连接，所述第二沉淀池通过底部排泥管与第二污泥泵房相连，设置在第二污泥泵房内的第二污泥回流泵通过回流污泥管连接至主流厌氧氨氧化反应池回流污泥入口，设置在第二污泥回流泵内的第二剩余污泥泵通过剩余污泥管连接至污泥厌氧消化产能单元，第二沉淀池的出水端连接至污水处理厂排放口或深度处理单元。
2.根据权利要求1所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：所述高负荷碳分离反应池底部设有微孔曝气设备，内部设有一号在线溶解氧监测探头，微孔曝气设备连接一号鼓风机，一号在线溶解氧监测探头和一号鼓风机与PLC控制柜相连，一号在线溶解氧监测探头的输出信号用以反馈控制一号鼓风机。
3.根据权利要求1所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：所述主流厌氧氨氧化反应池分为缺氧区、主PN/A区、氮抛光区和脱气区，所述主PN/A区内部伸入有外碳源投加泵的投加管且该投加管连接至氮抛光区的进水口处，主PN/A区中部竖直方向设置挡流隔板将主PN/A区分隔成进水槽和出水槽，所述主PN/A区出水槽底部、氮抛光区底部和脱气区底部均设置有微孔曝气设备，且微孔曝气设备均与二号鼓风机连接；所述主PN/A区的进、出水槽内部分别设置二号在线溶解氧监测探头和在线氨氮监测探头，所述氮抛光区内部设置三号在线溶解氧监测探头，这些探头的信号线均连接至PLC控制柜。
4.根据权利要求1所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：所述缺氧区内设置搅拌器或推流器。
5.根据权利要求1所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：所述氮抛光区内部设置搅拌器或推流器。
6.根据权利要求1所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置，其特征在于：所述第二沉淀池内设置在线硝酸盐氮监测探头，该探头的信号线连接至PLC控制柜。
7.一种根据权利要求1所述的上述碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置的运行方法，其特征在于：包括如下步骤：
①启动高负荷碳分离反应池：在高负荷碳分离反应池内接种城市污水处理厂活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ5g/L，引入城市污水处理厂经预处理后的城市污水，控制反应池内溶解氧高于2.0mg/L，控制污泥回流比100％；待第一沉淀池出水COD去除率达到50ˉ60％以上时，开始排放剩余污泥，高负荷碳分离反应池启动成功；
②启动主流厌氧氨氧化反应池：在主流厌氧氨氧化反应池内接种城市污水处理厂具有硝化功能的活性污泥，使污泥浓度达到3ˉ4g/L，引入第一沉淀池出水，开启搅拌器、曝气设备和污泥回流泵，控制氮抛光区溶解氧不低于2.0mg/L，控制污泥回流比100％；监测第二沉淀池出水水质直至出水氨氮浓度低于1.0mg/L，根据在线溶解氧监测探头、在线氨氮监测探头和在线硝酸盐氮监测探头的信号值控制曝气量和剩余污泥排放量；在主PN/A区投加25ˉ40％厌氧氨氧化菌生物载体，在氮抛光区内投加10ˉ30％厌氧氨氧化菌生物载体，完成主流厌氧氨氧化池的启动。
8.根据权利要求7所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置的运行方法，其特征在于：所述高负荷碳分离反应池控制水力停留时间HRT为1.0h、控制污泥泥龄SRT为0.50ˉ1.50d、控制最终出水COD与TN浓度比值COD/TN≤1.0ˉ2.5，保持反应池内溶解氧稳定在低值DOmin,1和高值DOmax,1(1.0ˉ2.0)之间。
9.根据权利要求7所述的碳分离耦合主流厌氧氨氧化生物脱氮处理城市污水的装置的运行方法，其特征在于：所述主流厌氧氨氧化反应池稳定运行控制方法是：当在线氨氮检测值≤设定最低值NH4,min，控制主PN/A区曝气量，使其溶解氧不超过设定最高值DOmax,2，关闭氮抛光区曝气；当在线氨氮检测值＞NH4,min，且≤设定最高值NH4,max时，控制主PN/A区曝气量，使其溶解氧在低值DOmin,2和高值DOmax,2之间，开启氮抛光区曝气，控制其溶解氧在低值DOmin,3和高值DOmax,3之间；当在线硝酸盐氮检测值≥设定最高值NO3,max时，开启外碳源投加，根据在线硝酸盐氮检测值自控调节外碳源投加量；当在线氨氮检测值低于设定低值NHmin,s，且在线硝酸盐氮检测值高于设定值NO3max,s时，增加剩余污泥排放；当在线氨氮检测值高于设定高值NHmax,s，且在线硝酸盐氮检测值低于设定值NO3min,s时，减少剩余污泥排放。
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