CN114735824B - 一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种部分硝化反硝化‑短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺及系统，工艺为生活污水依次经过部分硝化反硝化工艺、短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺处理，系统包括原水水箱、部分硝化反硝化反应器、中间水箱、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器和出水水箱，发明前端为部分硝化反硝化工艺，利用生活污水原水中的有机物进行部分脱氮，同时为后端短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺提供合适的基质配比和反应条件；后端为短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺，通过监测总氮去除率，调控生物炭基FeS填料投量，保障短程自养反硝化厌氧氨氧化系统协同脱氮性能，具有节能降耗、运行稳定、污泥产量低、出水水质高等优点，适用于生活污水等低碳氮比低氮废水的脱氮处理。

Description

一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活 污水的工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺及系统，属于废水脱氮技术领域。

背景技术

水体中氮素过量会破坏生态平衡、影响人类健康。为了防治水体氮素污染，我国不同地区相继制定了愈加严格的污水排放标准，对污水脱氮工艺提出了越来越高的要求。有机物丰富的城市生活污水中氮素主要以有机氮和氨氮的形式存在。有机物在传统硝化反硝化工艺中易被氧化降解成二氧化碳，有机氮和氨氮通过氨化和硝化作用也易被氧化成硝态氮。但对于低碳氮比城市生活污水而言，单独采用传统硝化反硝化工艺进行脱氮，能耗较高，脱氮效率较低，难以满足现有城市污水处理厂严格的氮排放标准。

相比于传统脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺具有节约能源、无需外加碳源、剩余污泥量少、脱氮效率高等优点，有望满足新形势下城市污水处理对于节能降耗、低碳环保的需求。但城市生活污水中缺乏厌氧氨氧化基质亚硝态氮，难以满足厌氧氨氧化反应的需求，严重阻碍了厌氧氨氧化工艺在城市生活污水处理中的应用。目前多利用短程硝化或短程反硝化为厌氧氨氧化提供基质亚硝态氮。

申请号为202110264768的专利文件公开了一种“短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化工艺同步处理生活污水和晚期垃圾渗滤液的装置与方法”，该发明通过短程硝化为厌氧氨氧化提供基质亚硝态氮，但由于亚硝酸盐氧化菌具有较强的适应性，低氨氮城市污水难以将短程硝化稳定控制在产亚硝态氮阶段，因此该系统难以长期稳定运行。

申请号为202111137377的专利文件公开了一种“基于短程反硝化-厌氧氨氧化的两段式组合工艺处理城市生活污水的装置与方法”，该发明通过短程反硝化为厌氧氨氧化提供基质亚硝态氮，但由于含有机质丰富的城市生活污水中生长较快的异养反硝化菌会抑制厌氧氨氧化菌的活性，因此该系统也难以长期稳定运行。

在缺氧条件下，自养反硝化可利用还原性无机物为电子供体将硝态氮还原成氮气，但完全自养反硝化过程产酸和硫酸盐较多，容易造成二次污染。通过控制还原性无机物的投加量，可将自养反硝化过程控制在产亚硝态氮阶段，利用短程自养反硝化为厌氧氨氧化提供反应基质亚硝态氮。

申请号为202110749542的专利文件公开了“一种移动床生物膜反应设备及应用”，该发明可利用厌氧氨氧化耦合硫铁矿自养反硝化实现污水中的NH₄ ⁺/NO₃ ^-的高效同步去除，但实际生活污水中以有机氮和氨氮为主，缺乏基质硝态氮，因此该发明不适用于实际生活污水的脱氮处理，同时所用硫铁矿表面易钝化，也不利于自养反硝化性能的发挥。

申请号为201710505789的专利文件公开了“一种固定化厌氧氨氧化菌泥的制备方法及其用于污水处理的方法”，该发明利用磁硫铁矿的磁吸附作用，避免包埋有厌氧氨氧化菌的固定化颗粒流失，但要求配水NH4⁺-N和NO₂ ^--N的浓度均为120mg/L，并不适用于实际生活污水脱氮处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺及系统，前端以部分硝化为短程自养反硝化厌氧氨氧化提供硝态氮和氨氮，同时充分利用生活污水中的有机碳源进行部分反硝化脱氮，后端将短程自养反硝化与厌氧氨氧化耦合，具有节省曝气量，污泥产量低、运行稳定、总氮和氨氮去除效率高等优点，可实现生活污水的低耗高效处理。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺，生活污水依次经过部分硝化反硝化工艺、短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺处理。

优选地，在所述部分硝化反硝化工艺中，生活污水中的有机物被降解、有机氮被氨化、氨氮被部分硝化，并进行部分反硝化脱氮，以为短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺提供适宜的基质配比和反应条件；

在所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，采用自养脱氮工艺对经过部分硝化反硝化工艺处理的生活污水进行深度脱氮处理。

优选地，在部分硝化反硝化工艺中，利用氨化细菌将生活污水中的有机氮转化成氨氮；

利用硝化细菌将生成的氨氮和生活污水中的氨氮部分硝化成硝态氮；

利用反硝化细菌将生活污水中的有机碳源和部分硝化生成的硝态氮进行部分反硝化脱氮；

在短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，对剩余硝态氮进行短程自养反硝化反应，以生成亚硝态氮，将亚硝态氮和剩余的氨氮再进行厌氧氨氧化脱氮反应。

优选地，所述部分硝化反硝化工艺中，污泥浓度为3000～5000mg/L，氮负荷为0.2～0.4kgTN·m^-3·d^-1，污泥龄为7～15d；所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，污泥浓度为3000～5000mg/L，氮负荷为0.1～0.3kgTN·m^-3·d^-1，进水氨氮与硝态氮比为0.8～0.95，污泥龄为30～90d。

优选地，所述生活污水中总氮浓度为30～80mg/L，氨氮浓度为25～70mg/L，C/N比为(1～4):1。

优选地，定时检测所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，进水和出水中的氨氮、硝氮和亚硝氮浓度，并计算短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺的总氮去除率，其计算公式如下：

式中，进水中的氨氮记为出水中的氨氮记为/>进水中的硝氮记为出水中的硝氮记为/>进水中的亚硝氮记为/>出水中的亚硝氮记为总氮去除率记为TNR；

当TNR＜70％时，每隔7～10天按填充率5～10％补充生物炭基FeS填料，直至TNR≥70％；

当TNR≥70％时，维持当前的运行条件不变。

另一方面，本发明还提供一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统，包括原水水箱、部分硝化反硝化反应器、中间水箱、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器和出水水箱；

所述原水箱通过第一进水泵与部分硝化反硝化反应器的第一进水口相连；

所述部分硝化反硝化反应器通过排水阀与中间水箱相连接；

所述中间水箱通过第二进水泵与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器的第二进水口相连接；

所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器的第二出水口与出水水箱相连。

进一步地，所述部分硝化反硝化反应器上设有曝气装置、气体流量计、搅拌装置和排水阀，所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器上设有三相分离器和溢流堰。

进一步地，所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器中，填充有生物炭基FeS填料，所述生物炭基FeS填料中生物炭与FeS的质量比为1:1，所述生物炭基FeS填料的粒径为0.2～0.4cm，投加量为短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器有效容积的20％～40％。

进一步地，生活污水由原水水箱通过进水泵进入部分硝化反硝化反应器；进水结束后，开启搅拌装置，生活污水中的有机物被用做碳源进行反硝化脱氮，将上一周期剩余硝态氮转化成氮气，反应时间为30～60min；反应结束后，关闭搅拌装置，开启曝气装置曝气，通过调节气体流量计控制曝气装置的曝气量，使反应器内溶解氧为1.0～2.0mg/L，微生物进行剩余有机物的降解、有机氮的氨化和氨氮的部分硝化反应，将剩余有机物氧化成CO₂和H₂O，有机氮转化成氨氮，氨氮再部分氧化成硝态氮，待氨氮与硝态氮之比小于0.8时，停止曝气，开启搅拌装置，微生物利用内碳源将生成的硝态氮部分反硝化成氮气，待溶解氧降至0.8mg/L以下，停止搅拌，静置沉淀后，上清液通过开启排水阀经出水口排至密闭的中间水箱，排水比为部分硝化反硝化反应器有效容积的40～70％，中间水箱中的出水通过进水泵经进水口进入短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器，微生物利用进水中的硝态氮与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器内的生物炭基FeS填料进行短程自养反硝化，将硝态氮转化成亚硝态氮，亚硝态氮再与进水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应生成氮气，反应时间为120～300min，氮气经三相分离器收集排出，上清液经溢流堰和出水口排入出水水箱。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、部分硝化反硝化系统通过氨氮和硝氮联合实时控制不仅有利于实现部分硝化，为短程自养反硝化厌氧氨氧化提供必须的底物，还能够节约曝气能耗，降低处理成本；

2、充分利用生活污水中的有机物，将其用于部分反硝化反应，降低了短程自养反硝化厌氧氨氧化系统的氮负荷和有机物冲击，提高了整个工艺的稳定性；

3、通过调节生物炭基FeS填料的投加量，实现短程自养反硝化反应和厌氧氨氧化反应的耦合，达到稳定的共存关系；

4、短程自养反硝化厌氧氨氧化系统的生物炭基FeS填料对自养反硝化菌和厌氧氨氧化菌具有活性提升和生物膜保护作用，增强了系统处理生活污水的稳定性；

5、通过短程自养反硝化作用进一步去除厌氧氨氧化反应的副产物硝态氮，提高了系统的脱氮效率，改善了出水水质，同时降低了污泥产量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统的结构示意图；

图中：1、原水水箱；1.1、第一进水泵；2、部分硝化反硝化反应器；2.1、氨氮测定仪；2.2、曝气装置；2.3、第一排泥阀；2.4、排水阀；2.5、溶解氧测定仪；2.6、空气泵；2.7、气体流量计；2.8、搅拌装置；2.9、第一进水口；2.10、第一出水口；2.11、硝态氮测定仪；3、中间水箱；3.1、第二进水泵；4、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器；4.1、三相分离器；4.2、第二进水口；4.3、第二出水口；4.4、第二排泥阀；4.5、溢流堰；4.6、排气口；5、出水水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

本发明提供一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺，生活污水依次经过部分硝化反硝化工艺、短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺处理。

具体地，在所述部分硝化反硝化工艺中，生活污水中的有机物被降解、有机氮被氨化、氨氮被部分硝化，并进行部分反硝化脱氮，以为短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺提供适宜的基质配比和反应条件；

在所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，采用自养脱氮工艺对经过部分硝化反硝化工艺处理的生活污水进行深度脱氮处理。

更具体地，在部分硝化反硝化工艺中，利用氨化细菌将生活污水中的有机氮转化成氨氮；

利用硝化细菌将生成的氨氮和生活污水中的氨氮部分硝化成硝态氮；

利用反硝化细菌将生活污水中的有机碳源和部分硝化生成的硝态氮进行部分反硝化脱氮；

在短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，对剩余硝态氮进行短程自养反硝化反应，以生成亚硝态氮，将亚硝态氮和剩余的氨氮再进行厌氧氨氧化脱氮反应。

需要说明的是，所述部分硝化反硝化工艺中，污泥浓度可以为3000～5000mg/L，氮负荷可以为0.2～0.4kgTN·m^-3·d^-1，污泥龄可以为7～15d，但本发明不限于此。本领域技术人员可以根据现场需要，对所述参数进行更改。

所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，污泥浓度可以为3000～5000mg/L，氮负荷可以为0.1～0.3kgTN·m^-3·d^-1，进水氨氮/硝态氮比可以为0.8～0.95，污泥龄可以为30～90d，但本发明不限于此。

本实施例中，所述生活污水中总氮浓度可以为30～80mg/L，氨氮浓度可以为25～70mg/L，C/N比可以为(1～4):1，但本发明不限于此。

本领域技术人员应当理解，本发明需要定时检测所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，进水及出水中的氨氮、硝氮和亚硝氮浓度，并计算短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺的总氮去除率，其计算公式如下：

式中，进水中的氨氮记为出水中的氨氮记为/>进水中的硝氮记为出水中的硝氮记为/>进水中的亚硝氮记为/>出水中的亚硝氮记为总氮去除率记为TNR；

当TNR＜70％时，每隔7～10天按填充率5～10％补充生物炭基FeS填料，直至TNR≥70％；

当TNR≥70％时，维持当前的运行条件不变。

本发明还提供一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统，所述系统包括原水水箱1、部分硝化反硝化反应器2、中间水箱3、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4和出水水箱5；

所述原水水箱1通过第一进水泵1.1与部分硝化反硝化反应器2的第一进水口2.9相连；

所述部分硝化反硝化反应器2通过排水阀2.4与中间水箱3相连接；需要说明的是，所述部分硝化反硝化反应器2上设有曝气装置2.2、气体流量计2.7和搅拌装置2.8。

所述中间水箱3通过第二进水泵3.1与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二进水口4.2相连接；

所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二出水口4.3与出水水箱5相连，需要说明的是，所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4上还设有三相分离器4.1和溢流堰4.5。

本发明所述的短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4中，填充有生物炭基FeS填料，所述生物炭基FeS填料的生物炭与FeS的质量比为1:1，所述生物炭基FeS填料的粒径为0.2～0.4cm，投加量为短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4有效容积的20％～40％。但本领域技术人员应当理解，所述生物炭与FeS的质量比、填料的粒径及投加量都可以根据实际需要进行变更，本发明中在此不做限制。

实施例

本发明提供的部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统，请参见图1，包括依次连接的原水水箱1、部分硝化反硝化反应器2、中间水箱3、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4和出水水箱5，生活污水由原水水箱1依次流向部分硝化反硝化反应器2、中间水箱3、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4和出水水箱5。

具体地，所述原水箱通过第一进水泵1.1与部分硝化反硝化反应器2的第一进水口2.9相连，所述部分硝化反硝化反应器2通过排水阀2.4与中间水箱3相连接，所述中间水箱3通过第二进水泵3.1与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二进水口4.2相连接，所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二出水口4.3与出水水箱5相连。

本实施例中，所述部分硝化反硝化反应器2上设有氨氮测定仪2.1、硝态氮测定仪2.11、曝气装置2.2、溶解氧测定仪2.5、气体流量计2.7、空气泵2.6、搅拌装置2.8、排水阀2.4和第一排泥阀2.3。

具体地，所述曝气装置2.2设于部分硝化反硝化反应器2内的底部，所述曝气装置2.2与空气泵2.6连接，所述空气泵2.6前端设有气体流量计2.7，所述第一排泥阀2.3设于曝气装置2.2设于部分硝化反硝化反应器2底端，所述部分硝化反硝化反应器2的第一出水口2.10的通过开启排水阀2.4经第一出水口2.10与封闭式的中间水箱3相连接。

所述氨氮测定仪2.1用于检测部分硝化反硝化反应器2内的氨氮浓度，所述硝态氮测定仪2.11用于检测部分硝化反硝化反应器2内的硝氮浓度，所述溶解氧测定仪2.5用于测定部分硝化反硝化反应器2内溶解氧的浓度。

需要说明的是，封闭式的中间水箱3通过密封盖实现封闭。封闭式的中间水箱3通过第二进水泵3.1与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二进水口4.2相连接。

本实施例中，短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4上设有溢流堰4.5、三相分离器4.1、排气口4.6和第二出水口4.3，所述三相分离器4.1位于短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的上部，所述排气口4.6位于顶部，所述第二出水口4.3位于上端，所述第二进水口4.2和第二排泥阀4.4位于下端。短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的第二出水口4.3与出水水箱5相连接。

短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4中，填充有生物炭基FeS填料，且生物炭基FeS填料的生物炭与FeS质量比可以为1:1，填料的投加量可以为反应器有效容积的20％～40％，生物炭基FeS填料的粒径可以为0.2～0.4cm。

本实施例中，所述生活污水中总氮浓度可以为30～80mg/L，氨氮浓度可以为25～70mg/L，C/N比可以为(1～4):1，但不限于此。

具体部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺流程如下：

在部分硝化反硝化工艺中，向部分硝化反硝化反应器2中接种城市污水处理厂二沉池污泥，在短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4中接种长期驯化培养的自养反硝化污泥和厌氧氨氧化污泥。

原水水箱1通过部分硝化反硝化反应器2的第一进水口2.9进水，以使微生物进行有机物的降解、有机氮的氨化、氨氮的部分硝化和部分反硝化脱氮反应，具体地，利用氨化细菌将生活污水中的有机氮转化成氨氮；利用硝化细菌将生成的氨氮和生活污水中的氨氮部分硝化成硝态氮；利用反硝化细菌将生活污水中的有机碳源和硝化生成的硝态氮部分反硝化成氮气；其中，DO为1～2mg/L，脱氮负荷为0.2～0.4kgTN·m^-3·d^-1；部分硝化反硝化反应器2出水进入封闭式缺氧中间水箱3。

封闭式缺氧中间水箱3的污水通过进水泵经短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4下端的进水口进入，微生物利用进水中的硝态氮与生物炭基FeS进行短程自养反硝化反应，将硝态氮转化成亚硝态氮，亚硝态氮再与进水中的氨氮进行厌氧氨氧化脱氮反应；脱氮负荷为0.1～0.3kgTN·m^-3·d^-1；短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4以生物炭基FeS为填料，填料的生物炭与FeS质量比为1:1，粒径为0.2～0.4cm，投加量为反应器有效容积的20％～40％；短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4出水进入出水水箱5。

也就是说，在短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，对剩余硝酸盐氮进行短程自养反硝化反应，以生成亚硝态氮，将亚硝态氮和剩余的氨氮再进行厌氧氨氧化反应脱氮。

本领域技术人员在了解本发明的实质内容之后可知，生活污水由原水水箱1通过第一进水泵1.1进入部分硝化反硝化反应器2；进水结束后，开启搅拌装置2.8，生活污水中的有机物被用做碳源进行反硝化脱氮，将上一周期剩余硝态氮转化成氮气，反应时间为30～60min。

反应结束后，关闭搅拌装置2.8，开启曝气装置2.2曝气，通过调节气体流量计2.7控制曝气装置2.2的曝气量，可以使反应器内溶解氧为1.0～2.0mg/L，微生物进行剩余有机物的降解、有机氮的氨化和氨氮的部分硝化反应，将有机氮转化成氨氮，氨氮再部分氧化成硝态氮，待氨氮与硝态氮之比小于0.8时，停止曝气，开启搅拌装置2.8，微生物利用内碳源将生成的硝态氮部分反硝化成氮气，待溶解氧降至0.8mg/L以下，停止搅拌，静置沉淀后，上清液通过开启排水阀2.4经第一出水口2.10排至密闭的中间水箱3，排水比为部分硝化反硝化反应器2有效容积的40～70％，中间水箱3中的出水通过第二进水泵3.1经第二进水口4.2进入短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4。

微生物利用进水中的硝态氮与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4内的生物炭基FeS填料进行短程自养反硝化反应，将硝态氮转化成亚硝态氮，亚硝态氮再与进水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应生成氮气，反应时间为120～300min，氮气经三相分离器4.1收集排出，上清液经溢流堰4.5和第二出水口4.3排入出水水箱5。

经上述工艺处理，部分硝化反硝化反应器2出水COD为10～30mg/L，部分硝化反硝化反应器2出水TN为15～40mg/L，短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4出水TN≤10mg/L，NH₄ ⁺-N≤5mg/L。

对比例

与实施例的区别仅在于未对中间水箱3进行封闭，其余均相同。

经对比例工艺处理，短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4出水TN浓度为10～30mg/L。出水TN升高的主要原因在于中间水箱3复氧，短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4进水溶解氧抑制了自养反硝化菌和厌氧氨氧化菌的活性，影响了短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器4的处理效果。

本发明部分硝化反硝化工艺通过氨氮和硝氮联合实时控制，不仅有利于实现部分硝化，为短程自养反硝化厌氧氨氧化提供必须的底物，还能够节约曝气能耗，降低处理成本；通过将生活污水中的有机物用于部分反硝化反应，能够降低短程自养反硝化厌氧氨氧化系统的氮负荷和有机物冲击，提高整个工艺的稳定性；通过调节生物炭基FeS填料的投加量，能够实现短程自养反硝化反应和厌氧氨氧化反应的耦合，达到稳定的共存关系；通过短程自养反硝化作用能够去除厌氧氨氧化反应的副产物硝态氮，提高系统的脱氮效率，改善出水水质，同时降低污泥产量。

综上可知，本发明前端为部分硝化反硝化工艺，利用生活污水原水中的有机物进行部分脱氮，同时为后端短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺提供适宜的基质配比和反应条件；后端为短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺，通过监测总氮去除率，调控生物炭基FeS填料投量，保障短程自养反硝化厌氧氨氧化系统协同脱氮性能，具有节能降耗、运行稳定、污泥产量低、出水水质高等优点，适用于生活污水等低碳氮比低氨氮废水的脱氮处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺，其特征在于，生活污水依次经过部分硝化反硝化工艺、短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺处理；

在部分硝化反硝化工艺中，利用氨化细菌将生活污水中的有机氮转化成氨氮；

利用硝化细菌将生成的氨氮和生活污水中的氨氮部分硝化成硝态氮；

利用反硝化细菌将生活污水中的有机碳源和生成的硝态氮进行部分反硝化脱氮；

在短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，对剩余硝态氮进行短程自养反硝化反应，以生成亚硝态氮，将亚硝态氮和剩余的氨氮再进行厌氧氨氧化脱氮反应；

所述部分硝化反硝化工艺中，污泥浓度为3000～5000mg/L，氮负荷为0.2～0.4kgTN·m^-3·d^-1，污泥龄为7～15d；所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，污泥浓度为3000～5000mg/L，氮负荷为0.1～0.3kgTN·m^-3·d^-1，进水氨氮与硝态氮比为0.8～0.95，污泥龄为30～90d；

定时检测所述短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺中，进水和出水中的氨氮、硝氮和亚硝氮浓度，并计算短程自养反硝化厌氧氨氧化工艺的总氮去除率，其计算公式如下：

式中，进水中的氨氮记为出水中的氨氮记为/>进水中的硝氮记为出水中的硝氮记为/>进水中的亚硝氮记为/>出水中的亚硝氮记为总氮去除率记为TNR；

当TNR＜70％时，每隔7～10天按填充率5～10％补充生物炭基FeS填料，直至TNR≥70％；

当TNR≥70％时，维持当前的运行条件不变。

2.根据权利要求1所述的部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺，其特征在于，所述生活污水中总氮浓度为30～80mg/L，氨氮浓度为25～70mg/L，C/N比为(1～4):1。

3.一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统，其特征在于，包括原水水箱、部分硝化反硝化反应器、中间水箱、短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器和出水水箱；

所述原水箱通过第一进水泵与部分硝化反硝化反应器的第一进水口相连；

所述部分硝化反硝化反应器通过排水阀与中间水箱相连接；

所述中间水箱通过第二进水泵与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器的第二进水口相连接；

所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器的第二出水口与出水水箱相连；

所述部分硝化反硝化反应器上设有曝气装置、气体流量计和搅拌装置，所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器上设有三相分离器和溢流堰；

所述短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器中，填充有生物炭基FeS填料，所述生物炭基FeS填料中生物炭与FeS的质量比为1:1，所述生物炭基FeS填料的粒径为0.2～0.4cm，投加量为短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器有效容积的20％～40％。

4.根据权利要求3所述的部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的系统，其特征在于，生活污水由原水水箱通过进水泵进入部分硝化反硝化反应器；进水结束后，开启搅拌装置，生活污水中的有机物被用做碳源进行反硝化脱氮，将上一周期剩余硝态氮转化成氮气，反应时间为30～60min；反应结束后，关闭搅拌装置，开启曝气装置曝气，通过调节气体流量计控制曝气装置的曝气量，使反应器内溶解氧为1.0～2.0mg/L，微生物进行剩余有机物的降解、有机氮的氨化和氨氮的部分硝化反应，将剩余有机物氧化成CO₂和H₂O，有机氮转化成氨氮，氨氮再部分氧化成硝态氮，待氨氮与硝态氮之比小于0.8时，停止曝气，开启搅拌装置，微生物利用内碳源将生成的硝态氮部分反硝化成氮气，待溶解氧降至0.8mg/L以下，停止搅拌，静置沉淀后，上清液通过开启排水阀经出水口排至密闭的中间水箱，排水比为部分硝化反硝化反应器有效容积的40～70％，中间水箱中的出水通过进水泵经进水口进入短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器，微生物利用进水中的硝态氮与短程自养反硝化厌氧氨氧化反应器内的生物炭基FeS填料进行短程自养反硝化，将硝态氮转化成亚硝态氮，亚硝态氮再与进水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应生成氮气，反应时间为120～300min，氮气经三相分离器收集排出，上清液经溢流堰和出水口排入出水水箱。