CN113023890A - 缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法及装置。该污水处理方法包括以下步骤：步骤S1，将污水从部分或全部的缺氧格室中进入，并沿交替设置的缺氧格室和好氧格室前进，并交替进行反硝化‑厌氧氨氧化反应和硝化‑厌氧氨氧化反应；步骤S2，将反应后的污水从最末级好氧格室的出口排出，并送入后曝气池进行处理，得到后处理污水；步骤S3，将后处理污水送入二沉池进行泥水分离；步骤S4，将步骤S1至步骤S3作为一个处理周期，待一个处理周期结束后，切换各格室的缺氧/好氧状态，重复执行步骤S1至步骤S3，进入另一个处理周期。利用本发明提供的上述污水处理方法处理市政污水，具有稳定高效、节能低耗等优势。

Description

缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及污水生物处理领域，具体而言，涉及一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法及装置。

背景技术

目前，国内外城镇污水处理厂主要采用活性污泥法对市政污水进行处理，在生化池中利用硝化/反硝化实现氮素的脱除，不仅在曝气阶段消耗巨大能量，而且市政污水本身有机物较少，为保证较好的脱氮效果，实际运行过程中一般需要投加乙酸钠等外碳源，以保证出水水质。

厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮技术，能够直接将亚硝和氨氮转化为氮气，且厌氧氨氧化菌为化能自养菌，反应过程无需碳源的参与。将厌氧氨氧化技术应用于市政污水的处理，能够大幅减少脱氮过程的碳源需求量，理论上最多能够减少约60％的需氧量，促进污水处理厂节能降耗。

应用厌氧氨氧化技术的关键在于为厌氧氨氧化菌提供足够多的亚硝，而氮素在污水中的主要形式为氨氮，为了将部分氨氮转化为亚硝，可以通过短程硝化实现，但是短程硝化的控制较为困难，单纯的短程硝化/厌氧氨氧化工艺无法保证系统的稳定性。根据最新研究进展，短程反硝化也能为厌氧氨氧化提供亚硝，且该过程无需维持短程硝化，一定程度上较容易实现，但是短程反硝化需要消耗一定量的有机物。

因此，目前市政污水厌氧氨氧化需要解决的问题是：如何构建合适的厌氧氨氧化工艺与系统，在节省曝气和碳源的同时，使得工艺的运行更为稳定可靠。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法及装置，以解决现有技术中如何将厌氧氨氧化技术应用于市政污水，以促进市政污水节能降耗、经济高效、稳定可靠地处理与净化的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法，其采用的装置包括交替生化池、后曝气池和二沉池，其中交替生化池包括依次连通设置的偶数个格室，各格室及后曝气池中均设置有活性污泥、固定式填料和曝气装置，固定式填料上挂有生物膜，生物膜和活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；曝气装置用于在一个处理周期内将各格室调整为缺氧格室或好氧格室，缺氧格室和好氧格室交替设置，且将偶数个格室分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为缺氧格室；并且，同一个格室在不同的处理周期中交替设置为缺氧格室或好氧格室；污水处理方法包括以下步骤：步骤S1，将污水从部分或全部的缺氧格室中进入，并沿交替设置的缺氧格室和好氧格室前进，并交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应；步骤S2，将反应后的污水从最末级好氧格室的出口排出，并送入后曝气池进行处理，得到后处理污水；步骤S3，将后处理污水送入二沉池进行泥水分离；步骤S4，将步骤S1至步骤S3作为一个处理周期，待一个处理周期结束后，切换各格室的缺氧/好氧状态，重复执行步骤S1至步骤S3，进入另一个处理周期。

进一步地，交替生化池包括四个格室，在一个处理周期中交替生化池包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室；在步骤S1中，将污水分为第一股和第二股，第一股从第一缺氧格室中进入，第二股从第二缺氧格室中进入；优选第一股占污水流量的60～80％，进一步优选第一股占污水流量的60～70％。

进一步地，污水处理方法为连续化处理过程，步骤S1包括：启动阶段：将污水从部分或全部的缺氧格室中进入，同时向缺氧格室中投加乙酸钠，待缺氧格室去除氨态氮和硝酸盐态氮的质量比大于0.5时，停止投加乙酸钠；通过曝气装置向好氧格室曝气；连续运行阶段：将进入后的污水沿交替设置的缺氧格室和好氧格室连续前进，并连续交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应。

进一步地，在启动阶段，水温控制为15～25℃，水力停留时间控制为12～16h；在向缺氧格室中投加乙酸钠时，控制进水C/N比为3～4；同时，控制好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L；在连续运行阶段，控制好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L。

进一步地，在启动阶段，待各好氧格室的出水氨态氮浓度≤2mg/L，且各好氧格室的出水硝酸盐态氮浓度与相邻且上游缺氧格室的出水氨态氮浓度之比小于0.5时，结束启动阶段并进入连续运行阶段。

进一步地，步骤S2中，控制后曝气池中的溶解氧浓度≥2mg/L。

进一步地，一个处理周期为10～15天；优选地，在一个处理周期的前1至2天，控制后曝气池中的溶解氧浓度≥3mg/L。

进一步地，泥水分离过程中得到分离污泥，步骤S3还包括，将部分分离污泥返回至交替生化池；优选地，将部分分离污泥返回至最上游的缺氧格室中；优选地，分离污泥的回流比为100～150％。

进一步地，固定式填料包括固定式悬浮球，固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；优选地，各格室以及后曝气池中，固定式填料的容积填充率为30～50％。

根据本发明的另一方面，还提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理装置，其特征在于，污水处理装置包括交替生化池、后曝气池和二沉池；交替生化池包括依次连通设置的偶数个格室，各格室和后曝气池中均设置有活性污泥、固定式填料和曝气装置，固定式填料上挂有生物膜，生物膜和活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；曝气装置用于在一个处理周期内将各格室调整为缺氧格室或好氧格室，缺氧格室和好氧格室交替设置，且将偶数个格室分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为缺氧格室；并且，同一个格室在不同的处理周期中交替设置为缺氧格室或好氧格室；后曝气池，与交替生化池的出水口相连；二沉池，与后曝气池的出水口相连。

进一步地，交替生化池包括四个格室，在一个处理周期中交替生化池包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室。

进一步地，二沉池设置有分离污泥出口，分离污泥出口与交替生化池相连，用于将二沉池中得到的分离污泥中的一部分返回至交替生化池。

进一步地，固定式填料包括固定式悬浮球，固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；优选地，各格室以及后曝气池中，固定式填料的容积填充率为30～50％。

本发明提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法，通过应用固定式厌氧氨氧化菌生物膜的应用及交替生化池中交替设置的缺氧/好氧区处理，促进厌氧氨氧化菌在好氧区和缺氧区的有效富集。同时，将污水送入交替生化池中，在缺氧格室中进行了反硝化-厌氧氨氧化反应，实现反硝化、短程反硝化耦合厌氧氨氧化去除部分总氮，在好氧格室中进行了硝化-厌氧氨氧化反应，实现硝化、短程硝化耦合厌氧氨氧化去除氨氮和部分总氮，从而实现了污水中氮素的自养脱除，并利用两种自养脱氮途径的优势互补显著提高污水处理的稳定性。更重要的是，交替生化池内各格室采用缺氧/好氧状态定期转换的控制方法，及在不同的处理周期中将同一格室进行缺氧/好氧状态交替转化，利用饥饿原理实现了活性污泥与生物膜中亚硝酸盐氧化菌活性的抑制，有利于在处理过程中始终向厌氧氨氧化菌提供充足的亚硝态氮，从而有效提高了自养脱氮比例。

总之，利用本发明提供的上述污水处理方法处理市政污水，具有稳定高效、节能低耗等优势。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、交替生化池；11、格室；12、固定式填料；13、曝气装置；20、后曝气池；30、二沉池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术部分所描述的，目前市政污水厌氧氨氧化需要解决的问题是：如何构建合适的厌氧氨氧化工艺与系统，以在节省曝气和碳源的同时，促使工艺的运行更为稳定可靠。

为了解决上述问题，本发明提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法，其采用的装置包括交替生化池、后曝气池和二沉池，其中交替生化池包括依次连通设置的偶数个格室，各格室及后曝气池中均设置有活性污泥、固定式填料和曝气装置，固定式填料上挂有生物膜，生物膜和活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；曝气装置用于在一个处理周期内将各格室调整为缺氧格室或好氧格室，缺氧格室和好氧格室交替设置，且将偶数个格室分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为缺氧格室；并且，同一个格室在不同的处理周期中交替设置为缺氧格室或好氧格室；污水处理方法包括以下步骤：步骤S1，将污水从部分或全部的缺氧格室中进入，并沿交替设置的缺氧格室和好氧格室前进，并交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应；步骤S2，将反应后的污水从最末级好氧格室的出口排出，并送入后曝气池进行处理，得到后处理污水；步骤S3，将后处理污水送入二沉池进行泥水分离；步骤S4，将步骤S1至步骤S3作为一个处理周期，待一个处理周期结束后，切换各格室的缺氧/好氧状态，重复执行步骤S1至步骤S3，进入另一个处理周期。

本发明提供的是缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法，通过应用固定式厌氧氨氧化菌生物膜的应用及交替生化池中交替设置的缺氧/好氧区处理，促进厌氧氨氧化菌在好氧区和缺氧区的有效富集。同时，将污水送入交替生化池中，在缺氧格室中进行了反硝化-厌氧氨氧化反应，实现反硝化、短程反硝化耦合厌氧氨氧化去除部分总氮，在好氧格室中进行了硝化-厌氧氨氧化反应，实现硝化、短程硝化耦合厌氧氨氧化去除氨氮和部分总氮，从而实现了污水中氮素的自养脱除，并利用两种自养脱氮途径的优势互补显著提高污水处理的稳定性。更重要的是，交替生化池内各格室采用缺氧/好氧状态定期转换的控制方法，及在不同的处理周期中将同一格室进行缺氧/好氧状态交替转化，利用饥饿原理实现了活性污泥与生物膜中亚硝酸盐氧化菌活性的抑制，有利于在处理过程中始终为厌氧氨氧化菌提供较为充足的亚硝酸盐，从而有效提高了自养脱氮比例。待交替生化池中反应完后，出水进入后曝气池，能够将污水中剩余的微量氨氮转化为硝酸盐，进一步降低氨态氮含量后，进入二沉池进行泥水分离。

总之，利用本发明提供的上述污水处理方法处理市政污水，具有稳定高效、节能低耗等优势。除此以外，本发明还将硝化/厌氧氨氧化和反硝化/厌氧氨氧化在同一生化系统相结合，节约了设备占地面积。

需说明的是，由于交替生化池包括依次连通设置的偶数个格室，且将偶数个格室分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为缺氧格室，相当于交替生化池包括依次连通设置第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室、第二好氧格室、……、第N缺氧格室及第N好氧格室，其中N≥1。这样，在实际处理过程中，污水总是由缺氧格室进水，在经历缺氧/好氧至少一次交替后(即完成至少一次反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应交替)，从最末级的好氧格室出水。该过程中，污水在缺氧格室中经历至少一次反硝化、短程反硝化耦合厌氧氨氧化去除部分总氮。经历至少一次硝化、短程硝化耦合厌氧氨氧化去除氨氮和部分总氮。

为了进一步提高氨态氮和总氮的脱除效果，同时使处理过程更为高效稳定，在一种优选的实施方式中，交替生化池包括四个格室，在一个处理周期中交替生化池包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室；在步骤S1中，将污水分为第一股和第二股，第一股从第一缺氧格室中进入，第二股从第二缺氧格室中进入。这样，一方面将污水分流进入各缺氧格室，能够提高污水中的碳利用率，且处理更高效。另一方面，设置两组交替的缺氧/好氧区，污水的氨态氮和总氮脱除效果更好，运行也更稳定。优选第一股占污水流量的60～80％，进一步优选第一股占污水流量的60～70％。这样，大部分污水从第一缺氧格室进入，可经历更长时间的脱氮处理，少部分污水从第二缺氧格室进入，更有利于平衡各格室的处理效率。

在一种优选的实施方式中，上述污水处理方法为连续化处理过程，步骤S1包括：启动阶段：将污水从部分或全部的缺氧格室中进入，同时向缺氧格室中投加乙酸钠，待出现明显的氨氮去除时，停止投加乙酸钠；通过曝气装置向好氧格室曝气；连续运行阶段：将进入后的污水沿交替设置的缺氧格室和好氧格室连续前进，并连续交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应。

这样，在启动阶段适当加入乙酸钠，可利用易降解碳源促进短程反硝化耦合厌氧氨氧化的快速启动。再配合污水分流进入，也进一步提高污水中的碳利用率，以更大程度节约乙酸钠，并提高启动速度。通过曝气装置(比如曝气盘)向好氧格室曝气，可调整好氧格室中的氧溶解度，以使好氧环境更为适宜。更优选地，在启动阶段，在向缺氧格室中投加乙酸钠时，控制进水C/N比为3～4；同时，控制好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L；在连续运行阶段，控制好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L。这样，控制进水C/N比更有利于加快启动速度。控制溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L(实际操作时可通过在线监测及反馈控制系统得到溶解氧的具体信息)一方面有利于促使氨氧化菌逐渐在填料表面生长，同时也有利于避免抑制生物膜内部厌氧氨氧化菌活性，促进好氧格室中的硝化-厌氧氨氧化反应的进行。

实际运行时，在启动之前，可预先在交替生化池中接种部分已完成挂膜、富集了厌氧氨氧化菌的填料作为固定式填料。

在一种优选的实施方式中，在启动阶段，待各好氧格室的出水氨态氮浓度≤2mg/L，且各好氧格室的出水硝酸盐态氮浓度与相邻且上游缺氧格室的出水氨态氮浓度之比小于0.5时，结束启动阶段并进入连续运行阶段。在该条件下，即可认为整个系统处理已达稳定，可进入后续的连续运行阶段。

为了进一步将交替生化池出水中微量的氨态氮转化为硝酸盐，在一种优选的实施方式中，上述步骤S2中，控制后曝气池中的溶解氧浓度≥2mg/L。此控制方法有利于降低处理后水中的氨态氮含量，提高出水氨氮标准。

在一种优选的实施方式中，一个处理周期为10～15天。这样，即每10～15天，将上周期的缺氧格室转换为好氧格室，将上周期的好氧格室转换为缺氧格室，同时关闭上周期缺氧格室控制区的进水阀门，开启新周期的缺氧格室控制区的进水阀门，进水分配比不变。将处理周期控制在10～15天，更有利于通过饥饿原理实现活性污泥与生物膜中亚硝酸盐氧化菌活性的抑制，结合交替缺氧/好氧区的厌氧氨氧化反应，使得污水的脱氮效果更佳。此外，为了进一步降低出水中氨态氮含量，优选地，在一个处理周期的前1至2天，控制后曝气池中的溶解氧浓度≥3mg/L。

上述二沉池的作用是泥水分离，降低出水中的悬浮物浓度。更优选地，泥水分离过程中得到分离污泥，步骤S3还包括，将部分分离污泥返回至交替生化池。这样可提高污泥中活性菌的利用率，同时污泥中携带的水可得到进一步处理，从而有利于进一步提高出书质量。优选地，将部分分离污泥返回至最上游的缺氧格室中；优选地，分离污泥的回流比为100～150％。此处所述回流比是指返回的分离污泥与进水流量的比值(体积比)。

为了进一步提高厌氧氨氧化效果，在一种优选的实施方式中，固定式填料包括固定式悬浮球，固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；优选地，各格室及后曝气池中，固定式填料的填充率为30～50％。

根据本发明的另一方面，提供了一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理装置，如图1所示，污水处理装置包括交替生化池10、后曝气池20和二沉池30，交替生化池10包括依次连通设置的偶数个格室11，各格室11和后曝气池20中均设置有活性污泥、固定式填料12和曝气装置13，固定式填料12上挂有生物膜，生物膜和活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；曝气装置13用于在一个处理周期内将各格室11调整为缺氧格室或好氧格室，缺氧格室和好氧格室交替设置，且将偶数个格室11分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为缺氧格室；并且，同一个格室11在不同的处理周期中交替设置为缺氧格室或好氧格室；后曝气池20与交替生化池10的出水口相连；二沉池30与后曝气池20的出水口相连。

这样，在实际应用过程中，通过应用固定式厌氧氨氧化菌生物膜的应用及交替生化池中交替设置的缺氧/好氧区处理，促进厌氧氨氧化菌在好氧区和缺氧区的有效富集。同时，将污水送入交替生化池中，在缺氧格室中进行了反硝化-厌氧氨氧化反应，实现反硝化、短程反硝化耦合厌氧氨氧化去除部分总氮，在好氧格室中进行了硝化-厌氧氨氧化反应，实现硝化、短程硝化耦合厌氧氨氧化去除氨氮和部分总氮，从而实现了污水中氮素的自养脱除，并利用两种自养脱氮途径的优势互补显著提高污水处理的稳定性。更重要的是，交替生化池内各格室采用缺氧/好氧状态定期转换的控制方法，及在不同的处理周期中将同一格室进行缺氧/好氧状态交替转化，利用饥饿原理实现了活性污泥与生物膜中亚硝酸盐氧化菌活性的抑制，有利于在处理过程中始终维持亚硝态氮的含量，从而有效提高了自养脱氮比例。待交替生化池中反应完后，出水进入后曝气池，能够将污水中剩余的微量氨氮转化为硝酸盐，进一步降低氨态氮含量后，进入二沉池进行泥水分离。

总之，利用本发明提供的上述污水处理方法处理市政污水，具有稳定高效、节能低耗等优势。除此以外，本发明还将硝化/厌氧氨氧化和反硝化/厌氧氨氧化在同一生化系统相结合，节约了设备占地面积。

实际运行过程中，如图1所示，污水A从缺氧格室进入，在交替生化池10处理后，进入后曝气池20进一步去除氨态氮，最后进入二沉池30进行泥水分离，得到处理后的出水B。

在一种优选的实施方式中，交替生化池10包括四个格室11，在一个处理周期中交替生化池10包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室。

在一种优选的实施方式中，二沉池30设置有分离污泥出口，分离污泥出口与交替生化池10相连，用于将二沉池30中得到的分离污泥中的一部分返回至交替生化池10。这样，分离污泥一部分返回，另一部分作为剩余污泥C排出系统。优选地，二沉池30底部安装有回流管和剩余污泥排放管，分离污泥中的一部分通过回流管回流至前端交替生化池10中，优选返回至最前端的缺氧格室中。

在一种优选的实施方式中，固定式填料包括固定式悬浮球，固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；优选地，各格室和后曝气池中，固定式填料的填充率为30～50％。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

具体试验用水为北京房山卫星城污水处理厂细格栅出水，其水质主要指标如下：TN 88.0～340.0mg/L；NH₃-N 22.6～48.5mg/L；TN 30.5～68.7mg/L；BOD 105.0～137mg/L；COD 155.0～431.0mg/L；TP 3.05～6.88mg/L。试验系统如图1所示。具体运行操作如下：

(1)启动阶段，在交替生化池中接种部分已完成挂膜、富集了厌氧氨氧化菌的填料，挂生物膜和活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；同时，在启动初期，向缺氧控制格室投加乙酸钠使得进水C/N比为3.5，利用易降解碳源促进短程反硝化耦合厌氧氨氧化的快速启动，待缺氧格室去除氨态氮和硝酸盐态氮的质量比大于0.5时，停止投加乙酸钠；与此同时，好氧控制格室溶解氧可以控制在0.5～1.0mg/L，以使得氨氧化菌逐渐在填料表面生长，并避免抑制生物膜内部厌氧氨氧化菌活性，待好氧控制格室出水NH₃-N小于1mg/L，且好氧控制格室出水的NO₃-N与好氧段PN/A区进水NH₃-N浓度比值小于0.5时，系统启动成功；

(2)正式运行阶段，交替生化池沿着流程由前至后，缺氧控制区的的进水分配比例为6:4，控制外回流比为100％；

(3)通过在线监测及反馈控制系统将好氧PN/A区的溶解氧控制在0.5～1.5mg/L，后曝气区溶解氧在3mg/L以上；

(4)正式运行阶段，交替生化池各个格室缺氧/好氧控制的转化周期为10天，即每10天，将上周期的缺氧区转换为好氧区，将上周期的好氧区转换为缺氧区，同时关闭上周期缺氧控制区的进水阀门，开启新周期的缺氧控制区的进水阀门，进水分配比不变；在每个新周期的初始2天，后曝气池溶解氧控制在4mg/L以上；将外回流比调至最大即150％。

(5)正常运行时，在不投加外碳源，系统运行稳定时，出水各主要指标(不包括TP)为：NH₃-N<0.5mg/L，TN<6mg/L，BOD<10mg/L，COD<30mg/L，SS<10mg/L。

实施例2

具体试验用水为北京房山卫星城污水处理厂细格栅出水，其水质主要指标如下：TN 88.0～340.0mg/L；NH₃-N 22.6～48.5mg/L；TN 30.5～68.7mg/L；BOD 105.0～137mg/L；COD 155.0～431.0mg/L；TP 3.05～6.88mg/L。试验系统如图1所示。具体运行操作如下：

(1)启动阶段，在交替生化池中接种部分已完成挂膜、富集了厌氧氨氧化菌的填料；同时，在启动初期，向缺氧控制格室投加乙酸钠使得进水C/N比为4.0，利用易降解碳源促进短程反硝化耦合厌氧氨氧化的快速启动，待所述缺氧格室去除氨态氮和硝酸盐态氮的质量比大于0.5时，停止投加乙酸钠；与此同时，好氧控制格室溶解氧可以控制在0.7～1.0mg/L，以使得氨氧化菌逐渐在填料表面生长，并避免抑制生物膜内部厌氧氨氧化菌活性，待好氧控制格室出水NH₃-N小于1mg/L，且好氧控制格室出水的NO₃-N与好氧段PN/A区进水NH₃-N浓度比值小于0.5时，系统启动成功；

(2)正式运行阶段，交替生化池沿着流程由前至后，缺氧控制区的的进水分配比例为7:3，控制外回流比为120％；

(3)通过在线监测及反馈控制系统将好氧PN/A区的溶解氧控制在1.0～1.5mg/L，后曝气区溶解氧在3mg/L以上；

(4)正式运行阶段，交替生化池各个格室缺氧/好氧控制的转化周期为12天，即每12天，将上周期的缺氧区转换为好氧区，将上周期的好氧区转换为缺氧区，同时关闭上周期缺氧控制区的进水阀门，开启新周期的缺氧控制区的进水阀门，进水分配比不变；在每个新周期的初始2天，后曝气池溶解氧控制在4mg/L以上；将外回流比调至最大即150％。

(5)正常运行时，在不投加外碳源，系统运行稳定时，出水各主要指标(不包括TP)为：NH₃-N<0.5mg/L，TN<8mg/L，BOD<10mg/L，COD<25mg/L，SS<10mg/L。

对比例1

具体试验用水为北京房山卫星城污水处理厂细格栅出水，其水质主要指标如下：TN 88.0～340.0mg/L；NH₃-N 22.6～48.5mg/L；TN 30.5～68.7mg/L；BOD 105.0～137mg/L；COD 155.0～431.0mg/L；TP 3.05～6.88mg/L。试验系统如图1所示。具体运行操作如下：

(1)启动阶段，在交替生化池中接种部分已完成挂膜、富集了厌氧氨氧化菌的填料；同时，在启动初期，向缺氧控制格室投加乙酸钠使得进水C/N比为3.5，利用易降解碳源促进短程反硝化耦合厌氧氨氧化的快速启动，待所述缺氧格室去除氨态氮和硝酸盐态氮的质量比大于0.5时，停止投加乙酸钠；与此同时，好氧控制格室溶解氧可以控制在0.5～1.0mg/L，以使得氨氧化菌逐渐在填料表面生长，并避免抑制生物膜内部厌氧氨氧化菌活性，待好氧控制格室出水NH₃-N小于1mg/L，且好氧控制格室出水的NO₃-N与好氧段PN/A区进水NH₃-N浓度比值小于0.5时，系统启动成功；

(2)正式运行阶段，交替生化池沿着流程由前至后，缺氧控制区的的进水分配比例为6:4，控制外回流比为100％；

(3)通过在线监测及反馈控制系统将好氧PN/A区的溶解氧控制在0.5～1.5mg/L，后曝气区溶解氧在3mg/L以上；

(4)正式运行阶段，不进行交替运行，保持交替生化池各个格室的缺氧/好氧状态不变，进水分配比不变。

(5)正常运行时，在不投加外碳源，系统运行稳定时，出水各主要指标(不包括TP)为：NH₃-N<1.0mg/L，TN<10mg/L，BOD<10mg/L，COD<30mg/L，SS<10mg/L。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法采用的装置包括交替生化池、后曝气池和二沉池，其中所述交替生化池包括依次连通设置的偶数个格室，各所述格室及所述后曝气池中均设置有活性污泥、固定式填料和曝气装置，所述固定式填料上挂有生物膜，所述生物膜和所述活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；所述曝气装置用于在一个处理周期内将各所述格室调整为缺氧格室或好氧格室，所述缺氧格室和所述好氧格室交替设置，且将偶数个所述格室分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为所述缺氧格室；并且，同一个所述格室在不同的处理周期中交替设置为所述缺氧格室或所述好氧格室；所述污水处理方法包括以下步骤：

步骤S1，将污水从部分或全部的所述缺氧格室中进入，并沿交替设置的所述缺氧格室和所述好氧格室前进，并交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应；

步骤S2，将反应后的污水从最末级所述好氧格室的出口排出，并送入所述后曝气池进行处理，得到后处理污水；

步骤S3，将所述后处理污水送入所述二沉池进行泥水分离；

步骤S4，将所述步骤S1至所述步骤S3作为一个处理周期，待一个处理周期结束后，切换各所述格室的缺氧/好氧状态，重复执行所述步骤S1至所述步骤S3，进入另一个处理周期。

2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述交替生化池包括四个所述格室，在一个处理周期中所述交替生化池包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室；

在所述步骤S1中，将所述污水分为第一股和第二股，所述第一股从所述第一缺氧格室中进入，所述第二股从所述第二缺氧格室中进入；优选所述第一股占所述污水流量的60～80％，进一步优选所述第一股占所述污水流量的60～70％。

3.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法为连续化处理过程，所述步骤S1包括：

启动阶段：将所述污水从部分或全部的所述缺氧格室中进入，同时向所述缺氧格室中投加乙酸钠，待所述缺氧格室去除氨态氮和硝酸盐态氮的质量比大于0.5时，停止投加所述乙酸钠；通过所述曝气装置向所述好氧格室曝气；

连续运行阶段：将进入后的所述污水沿交替设置的所述缺氧格室和所述好氧格室连续前进，并连续交替进行反硝化-厌氧氨氧化反应和硝化-厌氧氨氧化反应。

4.根据权利要求3所述的污水处理方法，其特征在于，在所述启动阶段，水温控制为15～25℃，水力停留时间控制为12～16h；在向所述缺氧格室中投加所述乙酸钠时，控制进水C/N比为3～4；同时，控制所述好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L；在所述连续运行阶段，控制所述好氧格室中的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L。

5.根据权利要求3所述的污水处理方法，其特征在于，在所述启动阶段，待各所述好氧格室的出水氨态氮浓度≤2mg/L，且各所述好氧格室的出水硝酸盐态氮浓度与相邻且上游所述缺氧格室的出水氨态氮浓度之比小于0.5时，结束所述启动阶段并进入所述连续运行阶段。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的污水处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，控制所述后曝气池中的溶解氧浓度≥2mg/L。

7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，一个处理周期为10～15天；优选地，在一个处理周期的前1至2天，控制所述后曝气池中的溶解氧浓度≥3mg/L。

8.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述泥水分离过程中得到分离污泥，所述步骤S3还包括，将部分所述分离污泥返回至所述交替生化池；优选地，将部分所述分离污泥返回至最上游的所述缺氧格室中；优选地，所述分离污泥的回流比为100～150％。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的污水处理方法，其特征在于，所述固定式填料包括固定式悬浮球，所述固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；

优选地，各所述格室以及所述后曝气池中，所述固定式填料的容积填充率为30～50％。

10.一种缺氧/好氧交替运行强化自养脱氮的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置包括交替生化池(10)、后曝气池(20)和二沉池(30)；所述交替生化池(10)包括依次连通设置的偶数个格室(11)，各所述格室(11)和所述后曝气池(20)中均设置有活性污泥、固定式填料(12)和曝气装置(13)，所述固定式填料(12)上挂有生物膜，所述生物膜和所述活性污泥中均含有厌氧氨氧化菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌及反硝化菌；所述曝气装置(13)用于在一个处理周期内将各所述格室(11)调整为缺氧格室或好氧格室，所述缺氧格室和所述好氧格室交替设置，且将偶数个所述格室(11)分为相邻的两两一组，每组中位于上游的为所述缺氧格室；并且，同一个所述格室(11)在不同的处理周期中交替设置为所述缺氧格室或所述好氧格室；

后曝气池(20)，与所述交替生化池(10)的出水口相连；

二沉池(30)，与所述后曝气池(20)的出水口相连。

11.根据权利要求10所述的污水处理装置，其特征在于，所述交替生化池(10)包括四个所述格室(11)，在一个处理周期中所述交替生化池(10)包括依次连通设置的第一缺氧格室、第一好氧格室、第二缺氧格室和第二好氧格室。

12.根据权利要求10或11所述的污水处理装置，其特征在于，所述二沉池(30)设置有分离污泥出口，所述分离污泥出口与所述交替生化池(10)相连，用于将所述二沉池(30)中得到的分离污泥中的一部分返回至所述交替生化池(10)。

13.根据权利要求10或11所述的污水处理装置，其特征在于，所述固定式填料包括固定式悬浮球，所述固定式悬浮球内部填充有聚氨酯海绵填料和聚丙烯多孔填料；

优选地，各所述格室(11)以及所述后曝气池(20)中，所述固定式填料的容积填充率为30～50％。

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