CN111661924A - 一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法。该系统包括厌氧反应器、硝化反应器、第一中间水箱、第二中间水箱、硫自养短程反硝化反应器、厌氧氨氧化反应器及硫化物废水储存装置。污水分别进入厌氧反应器和硝化反应器，分别发生厌氧反应和厌氧‑好氧反应；好氧硝化后的污水与硫化物废水一同进入硫自养短程反硝化反应器，硝氮被还原为亚硝氮实现亚硝氮的积累；短程反硝化后的污水与厌氧处理后富含氨氮的污水一同进入厌氧氨氧化反应器实现氮的去除。此方法应用硫自养短程反硝化来实现亚硝氮的稳定积累，无需外加碳源，曝气量低，运行控制简单，可实现硫化物废水中硫的回收，为低C/N生活污水的高效脱氮提供了一种新的方法。
Description
技术领域
本发明属于低C/N城市污水处理技术领域，更具体地，涉及一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法。
背景技术
我国的城市污水处理普遍存在碳源不足的问题，传统硝化反硝化的生物脱氮工艺需要外源补充碳源，不仅增加了处理成本，而且投加过量易造成出水COD超标的问题。厌氧氨氧化技术作为一种高效脱氮工艺受到越来越多的关注，厌氧氨氧化以亚硝氮为电子受体，氧化氨氮生成氮气，不需要外源有机碳源的添加，节省了能源消耗，且厌氧氨氧化菌是一种自养脱氮菌，污泥产量低，降低了污泥的处理处置费用。
厌氧氨氧化工艺的主要瓶颈是亚硝氮的稳定来源问题。目前，亚硝氮的来源有两种，分别是短程硝化和短程反硝化。对于低氨氮浓度的城市污水，短程硝化的主要问题是亚硝酸盐氧化菌(NOB)的有效抑制很难稳定实现，而NOB过度增殖导致脱氮性能下降后系统在短时间内恢复较困难。短程反硝化中亚硝氮的积累同样也存在不能长期稳定实现的问题，而且异养反硝化需要有机电子供体，传统脱氮除磷工艺中还存在聚磷菌与反硝化菌对电子供体的竞争，城市污水中的有机物很可能不能提供足够的电子用于短程反硝化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法，以实现城市生活污水深度脱氮，将以硫化物为硫源的硫自养短程反硝化与厌氧氨氧化技术耦合应用于城市生活污水的深度脱氮处理中，硫自养反硝化过程为厌氧氨氧化过程提供稳定的亚硝氮来源，整体工艺与传统方式相比具有降低有机碳源和能源输入、节省污泥处理处置费用、运行稳定的优势。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，该系统包括厌氧反应器、硝化反应器、第一中间水箱、第二中间水箱、硫自养短程反硝化反应器、厌氧氨氧化反应器及硫化物废水储存装置；
所述厌氧反应器、所述第一中间水箱与所述厌氧氨氧化反应器底部的进水口依次连接；
所述硝化反应器、所述第二中间水箱与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口依次连接；
所述硫化物废水储存装置与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接；
所述硫自养短程反硝化反应器顶部的出水口与所述厌氧氨氧化反应器底部的进水口连接，所述厌氧氨氧化反应器顶部的出水口与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接；
所述厌氧反应器、所述硝化反应器的内部均设置有搅拌装置；
所述第一中间水箱用于存储厌氧反应器的排水；
所述第二中间水箱用于存储硝化反应器的排水；
所述硫自养短程反硝化反应器，反应器主体中填充承托层和填料层，填料作为硫自养反硝化菌附着生长的载体；
所述厌氧氨氧化反应器用于接种驯化成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥。
所述脱氮系统还包括曝气系统，所述曝气系统包括：
DO在线测定仪，用于监测硝化反应器内部的DO值；
依次连接的供气装置、气体流量计、曝气装置，曝气装置设置于硝化反应器内部。
优选地，所述填料为多孔结构填料；所述多孔结构填料更优选选自颗粒活性炭、陶粒和火山岩中的至少一种。
优选地，所述厌氧反应器采用内部设置有搅拌装置的SBR反应器。
优选地，所述硝化反应器采用内部设置有搅拌装置和曝气装置的SBR反应器。
优选地，所述硫自养短程反硝化反应器采用上流式厌氧填充床反应器。
优选地，所述厌氧氨氧化反应器采用上流式厌氧污泥床。
优选地，所述厌氧氨氧化反应器顶部设置有三相分离器和溢流堰。
优选地，所述硫自养短程反硝化反应器的侧壁设置有多个取样口。
优选地，所述厌氧氨氧化反应器的侧壁设置有多个取样口。
优选地，述供气装置为鼓风机或气泵。
优选地，述曝气装置为曝气盘或微孔曝气管。
优选地，所述脱氮系统还包括pH在线控制系统，所述pH在线控制系统包括pH在线测定仪、pH调节液储药装置和加药泵；所述pH调节液储药装置通过加药泵向硫自养短程反硝化反应器内输入pH调节液。
优选地，所述第一中间水箱与所述厌氧氨氧化反应器底部的进水口通过第一进水泵连接，所述第一进水泵用于将第一中间水箱中经厌氧反应的废水泵入所述厌氧氨氧化反应器内。
优选地，所述第二中间水箱与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口通过第二进水泵连接，所述第二进水泵用于将第二中间水箱中硝化后的污水泵入所述硫自养短程反硝化反应器。
优选地，所述硫化物废水储存装置与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接通过第三进水泵连接，所述第三进水泵用于将硫化物废水储存装置中的硫化物废水泵入所述硫自养短程反硝化反应器。
优选地，所述硫自养短程反硝化反应器顶部的出水口与所述厌氧氨氧化反应器底部的进水口通过第五进水泵连接，所述厌氧氨氧化反应器顶部的出水口与所述硫自养短程反硝化反应器底部的进水口通过第四进水泵连接。
本发明的第二方面提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法，采用上述的系统，该方法包括：
步骤1：系统的连接与启动：
向厌氧反应器和硝化反应器中接种普通活性污泥，使污泥浓度为3000～5000mg/L；厌氧反应器进行厌氧反应，出水排入第一中间水箱，硝化反应器进行厌氧-好氧反应，先厌氧搅拌后好氧曝气，出水排入第二中间水箱；第二中间水箱中的废水和硫化物废水储存装置中的硫化物废水接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中进行短程反硝化，出水与第一中间水箱中的废水一起接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器进行自养脱氮；厌氧氨氧化反应器的部分出水回流至硫自养短程反硝化反应器的进水口处，部分出水经厌氧氨氧化反应器顶部流出；
其中，第一中间水箱中接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器的废水的流量为Q1；第二中间水箱接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中的废水的流量为Q2；硫化物废水储存装置中接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中的硫化物废水的流量为Q3；回流至硫自养短程反硝化反应器的流量为Q4，总出水的流量为Q1+Q2+Q3；
步骤2：系统的调控
步骤2.1：厌氧反应器进行厌氧反应，进水结束后搅拌1～2h，沉淀排水25～35min，排水比为40％～60％；
步骤2.2：硝化反应器进行厌氧-好氧反应，进水结束后搅拌1～2h，然后好氧曝气2～4h，控制好氧阶段DO浓度为1～2mg/L，沉淀排水25～35min，排水比为50％～60％，通过每天排泥使污泥龄为10～20天；
步骤2.3：硫自养短程反硝化反应器中进行硝酸盐的短程反硝化，通过调整Q2与Q3的比例控制两股进水中的S/N，使S/N的比值为1.0～1.05，控制反应器内的pH为8.0～8.5，通过水力停留时间的调整控制进水负荷，提高硝氮的去除率和亚硝氮的积累率；
步骤2.4：厌氧氨氧化反应器中进行厌氧氨氧化反应，通过Q1与Q2的比例调控使混合进水中亚硝氮与氨氮的比值为1.3～1.5，回流比Q4/(Q1+Q2+Q3)为200％～500％。
本发明的有益效果：
(1)硝化反应器中设置DO在线控制系统，一方面可以实现精准曝气，避免过度曝气，节省曝气能耗；另一方面，根据反应器内DO的变化趋势辅助判断好氧阶段结束的时间，进而调整合适的HRT，提高反应系统的整体效率。
(2)硫自养短程反硝化反应器通过pH在线控制系统使反应器内pH维持在8.0～8.5，微碱性的环境有助于维持亚硝氮的积累；出水与厌氧产酸后的出水混合后，pH会略有下降，pH仍然维持在厌氧氨氧化反应的适宜pH范围内。
(3)硫自养短程反硝化反应器最适于亚硝氮积累的S/N为1.0，但由于反应器进水中有少量溶解氧，溶解氧会消耗部分硫化物，为保证硝氮的去除效果，可根据进水中的溶解氧浓度适当提高S/N(1.0～1.05)。
本发明提供的一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法，其处理流程为：污水分别进入厌氧反应器和硝化反应器中，厌氧反应器内复杂有机物被降解为小分子有机物，硝化反应器内实现COD的降解和氨氮的硝化过程；然后，硝化后的污水与硫化物废水一同进入硫自养短程反硝化反应器，硝氮被还原为亚硝氮实现亚硝氮的积累，硫化物被氧化为硫单质；之后，短程反硝化后的污水与厌氧处理后富含氨氮的污水一同进入厌氧氨氧化反应器实现氮的去除，厌氧处理后污水中含有的小分子有机物可以作为异养反硝化的电子供体，实现异养反硝化与厌氧氨氧化的耦合，完成生活污水的深度脱氮。
本发明具有以下优势：
(1)利用硫自养反硝化菌还原亚硝酸盐速率相对较慢的特点，为厌氧氨氧化提供稳定的亚硝氮来源，与短程硝化相比不存在亚硝积累率低时出水硝氮浓度高而影响厌氧氨氧化效率的问题。同时将硫化物氧化为硫单质，可实现硫化物废水中硫的回收，硫化物废水可选用沼气湿法脱硫时碱液吸收所产生的硫化物废液，达到硫元素循环利用的效果。
(2)将具有不同生态位的各种功能微生物置于不同的污泥系统中，硝化菌以絮状污泥的形式存在于硝化反应器中，硫自养反硝化菌以生物膜的形式存在于硫自养反硝化反应器中，厌氧氨氧化菌以颗粒污泥的形式存在于厌氧氨氧化反应器中，有利于不同功能微生物的富集和代谢活性的提高。
(3)一部分经厌氧处理后的污水进入厌氧氨氧化反应器，其中含有的小分子有机物可以为传统异养反硝化提供电子供体，实现异养反硝化与厌氧氨氧化的耦合，提高了系统的脱氮效能。
(4)硝化反应器中经厌氧-好氧两个阶段的反应，分别可实现厌氧释磷和好氧过量吸磷，通过排泥可以实现部分污水的生物除磷。
(5)与传统活性污泥处理系统相比，絮状污泥占比低，排泥量大幅下降，降低了污泥的处理处置费用。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明的一个实施例的一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统的示意性结构图。
附图标记说明：
1-厌氧反应器、2-硝化反应器、3-第一中间水箱、4-第二中间水箱、5-硫自养短程反硝化反应器、6-厌氧氨氧化反应器、7-硫化物废水储存装置、8-第一进水泵、9-第二进水泵、10-第三进水泵、11-第四进水泵、12-第五进水泵、13-加药泵、21-DO在线测定仪、22-气体流量计、23-供气装置、24-曝气装置、51-pH在线测定仪、52-pH调节液储药装置、61-三相分离器、62-溢流堰。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，该系统包括厌氧反应器、硝化反应器、第一中间水箱、第二中间水箱、硫自养短程反硝化反应器、厌氧氨氧化反应器及硫化物废水储存装置；
厌氧反应器、第一中间水箱与厌氧氨氧化反应器底部的进水口依次连接；
硝化反应器、第二中间水箱与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口依次连接；
硫化物废水储存装置与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接；
硫自养短程反硝化反应器顶部的出水口与厌氧氨氧化反应器底部的进水口连接，厌氧氨氧化反应器顶部的出水口与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接；
厌氧反应器、硝化反应器的内部均设置有搅拌装置；
第一中间水箱用于存储厌氧反应器的排水；
第二中间水箱用于存储硝化反应器的排水；
硫自养短程反硝化反应器，反应器主体中填充承托层和填料层，填料作为硫自养反硝化菌附着生长的载体；
厌氧氨氧化反应器用于接种驯化成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥。
脱氮系统还包括曝气系统，曝气系统包括：
DO在线测定仪，用于监测硝化反应器内部的DO值；
依次连接的供气装置、气体流量计、曝气装置，曝气装置设置于硝化反应器内部。
其中，硫自养短程反硝化反应器中填充的承托层为本领域常规设置，通常，硫自养短程反硝化反应器底部设有布水板，布水板上方填充一定高度的由不同粒径砾石组成的承托层，起到均匀布水和支撑填料层的作用；承托层上方均匀分布有填料，作为微生物生长的载体，反应器顶部留有通气孔。填料可以使用本领域技术人员常规采用的填料，优选选用多孔结构填料，更优选选自颗粒活性炭、陶粒和火山岩中的至少一种。
优选地，厌氧反应器采用内部设置有搅拌装置的SBR反应器。
优选地，硝化反应器采用内部设置有搅拌装置和曝气装置的SBR反应器。
优选地，硫自养短程反硝化反应器采用上流式厌氧填充床反应器。
优选地，厌氧氨氧化反应器采用上流式厌氧污泥床，即UASB的形式，接种驯化成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥，并从底部进水。
优选地，厌氧氨氧化反应器顶部还设置有三相分离器和溢流堰，按照本领域常规方式设置。出水经溢流堰溢流出水，三相分离器下方设有回流出水口。出水回流至硫自养短程反硝化反应器的进水口处，以增加硫自养短程反硝化反应器和厌氧氨氧化反应器的上升流速，使硫自养短程反硝化反应器的填料挂膜更加均匀，厌氧氨氧化反应器内颗粒污泥获得更大的剪切力，产生的气体更容易排出，此外，厌氧氨氧化反应产生的少量硝氮也可以回流至硫自养短程反硝化反应器进行短程反硝化反应。
优选地，硫自养短程反硝化反应器的侧壁设置有多个取样口，多个取样口位于侧壁的不同高度处，以方便不同位置填料上生物膜的取样分析。
优选地，厌氧氨氧化反应器的侧壁设置有多个取样口，多个取样口位于侧壁的不同高度处，以方便不同位置的取样。
优选地，述供气装置为鼓风机或气泵。
优选地，述曝气装置为曝气盘或微孔曝气管。
优选地，脱氮系统还包括pH在线控制系统，pH在线控制系统包括pH在线测定仪、pH调节液储药装置和加药泵；pH调节液储药装置通过加药泵向硫自养短程反硝化反应器内输入pH调节液，pH调节液可以是稀酸或稀碱溶液。
优选地，第一中间水箱与厌氧氨氧化反应器底部的进水口通过第一进水泵连接，第一进水泵用于将第一中间水箱中经厌氧反应的废水泵入厌氧氨氧化反应器内。
优选地，第二中间水箱与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口通过第二进水泵连接，第二进水泵用于将第二中间水箱中硝化后的污水泵入硫自养短程反硝化反应器。
优选地，硫化物废水储存装置与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口连接通过第三进水泵连接，第三进水泵用于将硫化物废水储存装置中的硫化物废水泵入硫自养短程反硝化反应器。
优选地，硫自养短程反硝化反应器顶部的出水口与厌氧氨氧化反应器底部的进水口通过第五进水泵连接，厌氧氨氧化反应器顶部的出水口与硫自养短程反硝化反应器底部的进水口通过第四进水泵连接。
本发明的第二方面提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法，采用上述的系统，该方法包括：
步骤1：系统的连接与启动：
向厌氧反应器和硝化反应器中接种普通活性污泥，使污泥浓度为3000～5000mg/L；厌氧反应器进行厌氧反应，出水排入第一中间水箱，硝化反应器进行厌氧-好氧反应，先厌氧搅拌后好氧曝气，出水排入第二中间水箱；第二中间水箱中的废水和硫化物废水储存装置中的硫化物废水接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中进行短程反硝化，出水与第一中间水箱中的废水一起接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器进行自养脱氮；厌氧氨氧化反应器的部分出水回流至硫自养短程反硝化反应器的进水口处，部分出水经厌氧氨氧化反应器顶部流出；
其中，第一中间水箱中接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器的废水的流量为Q1；第二中间水箱接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中的废水的流量为Q2；硫化物废水储存装置中接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器中的硫化物废水的流量为Q3；回流至硫自养短程反硝化反应器的流量为Q4，总出水的流量为Q1+Q2+Q3；
步骤2：系统的调控
步骤2.1：厌氧反应器进行厌氧反应，将复杂有机物分解为小分子有机物，进水结束后搅拌1～2h，沉淀排水25～35min，排水比为40％～60％；
步骤2.2：硝化反应器进行厌氧-好氧反应，先在厌氧搅拌状态下完成有机物的分解和磷的释放，然后在好氧曝气条件下完成氨氮的氧化、COD的降解和磷的吸收，进水结束后搅拌1～2h，然后好氧曝气2～4h，控制好氧阶段DO浓度为1～2mg/L，沉淀排水25～35min，排水比为50％～60％，通过每天排泥使污泥龄为10～20天；
步骤2.3：硫自养短程反硝化反应器中进行硝酸盐的短程反硝化，硝酸盐被还原成亚硝酸盐，硫化物被氧化成硫单质，通过调整Q2与Q3的比例控制两股进水中的S/N，使S/N的比值为1.0～1.05，控制反应器内的pH为8.0～8.5，通过水力停留时间的调整控制进水负荷，提高硝氮的去除率和亚硝氮的积累率，使硝氮去除率大于95％，亚硝氮积累率大于85％；
步骤2.4：厌氧氨氧化反应器中进行厌氧氨氧化反应，通过Q1与Q2的比例调控使混合进水中亚硝氮与氨氮的比值为1.3～1.5，回流比Q4/(Q1+Q2+Q3)为200％～500％。合适的回流比不仅可以使厌氧氨氧化反应器中生成的少量硝氮回流到硫自养短程反硝化反应器中进行硝氮的还原，而且有助于维持硫自养短程反硝化反应器和厌氧氨氧化反应器中合适的上升流速，适当的水力冲刷有助于维持反应器中合适的生物膜厚度和颗粒污泥的粒径。
由于第一中间水箱中废水经厌氧反应后含有小分子有机物，进入厌氧氨氧化反应器后可作为异养反硝化的电子供体，因此，厌氧氨氧化反应器可通过厌氧氨氧化与传统异养反硝化的耦合实现深度脱氮。
其中，步骤2.3中，对于通过水力停留时间的调整控制进水负荷，提高硝氮的去除率和亚硝氮的积累率，本领域技术人员可根据需要进行相应调整，为本领域技术人员常规采用的技术手段。
其中，步骤2.4中，本领域技术人员可根据本领域相关知识通过Q1与Q2的比例调控使混合进水中亚硝氮与氨氮的比值为1.3～1.5，回流比Q4/(Q1+Q2+Q3)为200％～500％，如何调控为本领域技术人员常规采用的技术手段。
实施例1
本实施例提供一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统及方法。硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统如图1所示。
该系统包括厌氧反应器1、硝化反应器2、第一中间水箱3、第二中间水箱4、硫自养短程反硝化反应器5、厌氧氨氧化反应器6及硫化物废水储存装置7；
厌氧反应器1、第一中间水箱3与厌氧氨氧化反应器6底部的进水口依次连接；
硝化反应器2、第二中间水箱4与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口依次连接；
硫化物废水储存装置7与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口连接；
硫自养短程反硝化反应器5顶部的出水口与厌氧氨氧化反应器6底部的进水口连接，厌氧氨氧化反应器6顶部的出水口与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口连接；
厌氧反应器1、硝化反应器2的内部均设置有搅拌装置；
第一中间水箱3用于存储厌氧反应器1的排水；
第二中间水箱4用于存储硝化反应器2的排水；
硫自养短程反硝化反应器5，反应器主体中填充承托层和填料层；
厌氧氨氧化反应器6用于接种驯化成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥。
脱氮系统还包括曝气系统，曝气系统包括：
DO在线测定仪21，用于监测硝化反应器2内部的DO值；
依次连接的供气装置23、气体流量计22、曝气装置24，曝气装置设置于硝化反应器2内部。
其中，硫自养短程反硝化反应器底部设有布水板，布水板上方填充一定高度的由不同粒径砾石组成的承托层，起到均匀布水和支撑填料层的作用；承托层上方均匀分布有填料，作为微生物生长的载体，反应器顶部留有通气孔。填料具体为颗粒活性炭。
其中，厌氧反应器1采用内部设置有搅拌装置的SBR反应器；硝化反应器2采用内部设置有搅拌装置和曝气装置24的SBR反应器；硫自养短程反硝化反应器5采用上流式厌氧填充床反应器；厌氧氨氧化反应器6采用上流式厌氧污泥床。
其中，厌氧氨氧化反应器6顶部设置有三相分离器61和溢流堰62，为本领域常规设置方式。出水经溢流堰62溢流出水，三相分离器61下方设有回流出水口。出水回流至硫自养短程反硝化反应器的进水口处，以增加硫自养短程反硝化反应器和厌氧氨氧化反应器的上升流速，使硫自养短程反硝化反应器的填料挂膜更加均匀，厌氧氨氧化反应器内颗粒污泥获得更大的剪切力，产生的气体更容易排出，此外，厌氧氨氧化反应产生的少量硝氮也可以回流至硫自养短程反硝化反应器进行短程反硝化反应。
其中，硫自养短程反硝化反应器5的侧壁不同高度处设置有3个取样口；厌氧氨氧化反应器6的侧壁不同高度处设置有5个取样口。
其中，供气装置23使用气泵，曝气装置24使用微孔曝气管。
其中，脱氮系统还包括pH在线控制系统，pH在线控制系统包括pH在线测定仪51、pH调节液储药装置52和加药泵13；pH调节液储药装置52通过加药泵13向硫自养短程反硝化反应器5内输入pH调节液。
其中，第一中间水箱3与厌氧氨氧化反应器6底部的进水口通过第一进水泵8连接，第一进水泵8用于将第一中间水箱3中经厌氧反应的废水泵入厌氧氨氧化反应器6内；第二中间水箱4与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口通过第二进水泵9连接，第二进水泵9用于将第二中间水箱4中硝化后的污水泵入硫自养短程反硝化反应器5；硫化物废水储存装置7与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口连接通过第三进水泵10连接，第三进水泵10用于将硫化物废水储存装置7中的硫化物废水泵入硫自养短程反硝化反应器5；硫自养短程反硝化反应器5顶部的出水口与厌氧氨氧化反应器6底部的进水口通过第五进水泵12连接，厌氧氨氧化反应器6顶部的出水口与硫自养短程反硝化反应器5底部的进水口通过第四进水泵11连接。
本发明实施例中，未表明连接方式之处均为管道连接。
采用上述系统对某污水处理厂的初沉池出水进行脱氮，初沉池出水水质如下：COD浓度为100～180mg/L；氨氮浓度为35～45mg/L，亚硝氮≤1mg/L，硝氮≤1mg/L，TP浓度为3～6mg/L，硫化物废水选用某沼气湿法脱硫时碱液吸收所产生的硫化物废液。各反应器均采用有机玻璃制成，厌氧反应器的有效体积为2L，硝化反应器的有效体积为5L，硫自养短程反硝化反应器和厌氧氨氧化反应器的有效体积均为10L。
具体运行操作如下：
1)系统的连接与启动：
向厌氧反应器1和硝化反应器2中接种普通活性污泥，使污泥浓度在4000mg/L左右；厌氧反应器1进行厌氧反应，出水排入第一中间水箱3，硝化反应器2进行厌氧-好氧反应，先厌氧搅拌后好氧曝气，出水排入第二中间水箱4；第二中间水箱4中的废水(流量Q2)和硫化物废水储存装置7中的硫化物废水(流量Q3)接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器5中进行短程反硝化，出水与第一中间水箱3中的废水(流量Q1)一起接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器6进行自养脱氮；厌氧氨氧化反应器6的部分出水(流量Q4)回流至硫自养短程反硝化反应器5的进水口处，部分出水(流量Q1+Q2+Q3)经顶部的溢流堰62流出。
2)系统的调控：
2.1厌氧反应器1进行厌氧反应，进水结束后搅拌2h，沉淀排水30min，排水比为60％。
2.2硝化反应器2进行厌氧-好氧反应，进水结束后搅拌1.5h，然后好氧曝气3h，控制好氧阶段DO浓度为1～2mg/L，沉淀排水30min，排水比为60％，每天通过排泥使SRT为15天。
2.3硫自养短程反硝化反应器5中进行硝酸盐的短程反硝化，通过调整Q2与Q3的比例控制两股进水中的S/N，使S/N的比值为1.02左右(在1.0～1.05范围内)，控制反应器内的pH为8.0～8.5，控制HRT为5小时。
2.4厌氧氨氧化反应器6中进行厌氧氨氧化反应，通过Q1与Q2的比例调控使混合进水中亚硝氮与氨氮的比例在1.3～1.5，回流比Q4/(Q1+Q2+Q3)控制在400％，HRT为8小时。
试验结果表明：运行稳定后，该系统的最终出水中COD浓度为30-50mg/L，氨氮＜1mg/L，硝氮小于＜6mg/L，TN＜10mg/L。本发明提出的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮系统和方法可广泛应用于城市生活污水的处理。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其特征在于，该系统包括厌氧反应器(1)、硝化反应器(2)、第一中间水箱(3)、第二中间水箱(4)、硫自养短程反硝化反应器(5)、厌氧氨氧化反应器(6)及硫化物废水储存装置(7)；
所述厌氧反应器(1)、所述第一中间水箱(3)与所述厌氧氨氧化反应器(6)底部的进水口依次连接；
所述硝化反应器(2)、所述第二中间水箱(4)与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口依次连接；
所述硫化物废水储存装置(7)与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口连接；
所述硫自养短程反硝化反应器(5)顶部的出水口与所述厌氧氨氧化反应器(6)底部的进水口连接，所述厌氧氨氧化反应器(6)顶部的出水口与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口连接；
所述厌氧反应器(1)、所述硝化反应器(2)的内部均设置有搅拌装置；
所述第一中间水箱(3)用于存储厌氧反应器(1)的排水；
所述第二中间水箱(4)用于存储硝化反应器(2)的排水；
所述硫自养短程反硝化反应器(5)，反应器主体中填充承托层和填料层，填料作为硫自养反硝化菌附着生长的载体；
所述厌氧氨氧化反应器(6)用于接种驯化成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥；
所述脱氮系统还包括曝气系统，所述曝气系统包括：
DO在线测定仪(21)，用于监测硝化反应器(2)内部的DO值；
依次连接的供气装置(23)、气体流量计(22)、曝气装置(24)，曝气装置设置于硝化反应器(2)内部。
2.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，
所述厌氧反应器(1)采用内部设置有搅拌装置的SBR反应器；
所述硝化反应器(2)采用内部设置有搅拌装置和曝气装置(24)的SBR反应器；
所述硫自养短程反硝化反应器(5)采用上流式厌氧填充床反应器；
所述厌氧氨氧化反应器(6)采用上流式厌氧污泥床。
3.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，所述厌氧氨氧化反应器(6)顶部还设置有三相分离器(61)和溢流堰(62)。
4.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，
所述硫自养短程反硝化反应器(5)的侧壁设置有多个取样口；
所述厌氧氨氧化反应器(6)的侧壁设置有多个取样口。
5.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，所述供气装置(23)为鼓风机或气泵。
6.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，所述曝气装置(24)为曝气盘或微孔曝气管。
7.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，所述填料为多孔结构填料；
所述多孔结构填料优选选自颗粒活性炭、陶粒和火山岩中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，所述脱氮系统还包括pH在线控制系统，所述pH在线控制系统包括pH在线测定仪(51)、pH调节液储药装置(52)和加药泵(13)；所述pH调节液储药装置(52)通过加药泵(13)向硫自养短程反硝化反应器(5)内输入pH调节液。
9.根据权利要求1所述的硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的系统，其中，
所述第一中间水箱(3)与所述厌氧氨氧化反应器(6)底部的进水口通过第一进水泵(8)连接，所述第一进水泵(8)用于将第一中间水箱(3)中经厌氧反应的废水泵入所述厌氧氨氧化反应器(6)内；
所述第二中间水箱(4)与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口通过第二进水泵(9)连接，所述第二进水泵(9)用于将第二中间水箱(4)中硝化后的污水泵入所述硫自养短程反硝化反应器(5)；
所述硫化物废水储存装置(7)与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口连接通过第三进水泵(10)连接，所述第三进水泵(10)用于将硫化物废水储存装置(7)中的硫化物废水泵入所述硫自养短程反硝化反应器(5)；
所述硫自养短程反硝化反应器(5)顶部的出水口与所述厌氧氨氧化反应器(6)底部的进水口通过第五进水泵(12)连接，所述厌氧氨氧化反应器(6)顶部的出水口与所述硫自养短程反硝化反应器(5)底部的进水口通过第四进水泵(11)连接。
10.一种硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-9中任意一项所述的系统，该方法包括：
步骤1：系统的连接与启动：
向厌氧反应器(1)和硝化反应器(2)中接种普通活性污泥，使污泥浓度为3000～5000mg/L；厌氧反应器(1)进行厌氧反应，出水排入第一中间水箱(3)，硝化反应器(2)进行厌氧-好氧反应，先厌氧搅拌后好氧曝气，出水排入第二中间水箱(4)；第二中间水箱(4)中的废水和硫化物废水储存装置(7)中的硫化物废水接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器(5)中进行短程反硝化，出水与第一中间水箱(3)中的废水一起接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器(6)进行自养脱氮；厌氧氨氧化反应器(6)的部分出水回流至硫自养短程反硝化反应器(5)的进水口处，部分出水经厌氧氨氧化反应器(6)顶部流出；
其中，第一中间水箱(3)中接入到启动成功的厌氧氨氧化反应器(6)的废水的流量为Q1；第二中间水箱(4)接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器(5)中的废水的流量为Q2；硫化物废水储存装置(7)中接入到启动成功的硫自养短程反硝化反应器(5)中的硫化物废水的流量为Q3；回流至硫自养短程反硝化反应器(5)的流量为Q4，总出水的流量为Q1+Q2+Q3；
步骤2：系统的调控
步骤2.1：厌氧反应器(1)进行厌氧反应，进水结束后搅拌1～2h，沉淀排水25～35min，排水比为40％～60％；
步骤2.2：硝化反应器(2)进行厌氧-好氧反应，进水结束后搅拌1～2h，然后好氧曝气2～4h，控制好氧阶段DO浓度为1～2mg/L，沉淀排水25～35min，排水比为50％～60％，通过每天排泥使污泥龄为10～20天；
步骤2.3：硫自养短程反硝化反应器(5)中进行硝酸盐的短程反硝化，通过调整Q2与Q3的比例控制两股进水中的S/N，使S/N的比值为1.0～1.05，控制反应器内的pH为8.0～8.5，通过水力停留时间的调整控制进水负荷，提高硝氮的去除率和亚硝氮的积累率；
步骤2.4：厌氧氨氧化反应器(6)中进行厌氧氨氧化反应，通过Q1与Q2的比例调控使混合进水中亚硝氮与氨氮的比值为1.3～1.5，回流比Q4/(Q1+Q2+Q3)为200％～500％。
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