CN112479494A - 一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***及其使用方法，包括厌氧池、好氧池和沉淀池；所述厌氧池内设置有含有异养‑好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，所述厌氧池的另一侧顶部设置有第一溢流口，所述好氧池中设置有曝气器，所述好氧池的一侧顶部设置有第二溢流口，所述沉淀池用于将所述好氧池流入的泥水进行沉淀分离处理，所述沉淀池的顶部的上层清液为生物脱氮后的净化水，所述沉淀池的底部的污泥回流至所述厌氧池中。该装置***结构简单，操作方便。好氧反硝化菌在厌氧阶段储存在体内的胞内碳源可以满足其在好氧阶段对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准。

Description

一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***及其使用方法
技术领域
本发明涉及了工业废水处理技术领域，具体涉及了一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***及其使用方法。
背景技术
水体中氮素含量过多时容易引起富营养化，对生态环境造成非常严重的危害。对水体进行脱氮处理是净化废水的必要工序。生物脱氮技术是生化处理工艺中的一种常见技术，可有效除去废水中含有的氮素，传统的生物脱氮工艺通常采用自养好氧硝化-异养缺氧反硝化工艺，但是传统的反硝化过程中，稍高溶氧量都会通过控制硝酸盐还原酶的活性来抑制反硝化作用，从而限制了生物脱氮工艺的发展。
好氧反硝化是指可在好氧条件下发生反硝化作用的现象，该反应由耐受高DO的硝酸盐还原酶控制，近年来，通过构建自养硝化-好氧反硝化工艺实现生物脱氮的方式得到了广泛的应用。但是异养-好氧反硝化菌对小分子碳源和污水高C/N的依赖性较强，常常出现碳源供给不足的现象，导致硝酸盐氮不能顺利被反硝化，进而导致出水总氮超标，从而限制了工程的实际应用。污水厂经常通过外加碳源来保证***的脱氮效果，但是这也导致水处理成本大大上升。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术生物脱氮工艺存在的不能满足异养-好氧反硝化菌对碳源的需求而导致出水总氮超标或外加碳源导致水处理成本上升的技术问题，提供一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***及其使用方法，利用该装置***进行生物脱氮，无需外加碳源，还能满足异养-好氧反硝化菌对碳源的需求，使得净化后的水中总氮达到国家规定的排放标准，装置简单，操作方便，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，包括厌氧池、好氧池和沉淀池；
所述厌氧池内设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，所述厌氧池的一侧设置有第一进水口，所述第一进水口用于接收待处理含氮有机废水，并将废水通入所述厌氧池中与活性污泥进行混合；所述厌氧池的另一侧顶部设置有第一溢流口，所述第一溢流口用于将所述厌氧池中混合后的污泥和污水排入所述好氧池中；
所述好氧池中设置有曝气器，所述好氧池的远离第一溢流口的一侧顶部设置有第二溢流口，所述第二溢流口用于将所述好氧池中曝气后的泥水溢流至所述沉淀池中；
所述沉淀池用于将所述好氧池流入的泥水进行沉淀分离处理，所述沉淀池的一侧顶部设置有第三溢流口，所述第三溢流口用于将所述沉淀池的顶部的上层清液排出；所述沉淀池的底部设置有污泥回流管，所述污泥回流管的一端与所述沉淀池的底部连通，所述污泥回流管的另一端与所述厌氧池连通；所述污泥回流管用于将所述沉淀池的底部的污泥回流至所述厌氧池中。
本发明提供的生物脱氮的装置***，主要包括厌氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池中设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，待处理污水通入后，活性污泥与污水进行混合，在混合过程中异养-好氧反硝化菌将废水中的有机物进行吸收并转化为胞内碳源，然后泥水进入好氧池后曝气条件下自养硝化菌群将废水中的氨氮转化为硝氮，好氧反硝化菌在反硝化作用下将硝氮转化为氮气，完成生物脱氮，然后泥水分离后的活性污泥可重复利用。该装置***结构简单，操作方便。好氧反硝化菌在厌氧阶段储存在体内的胞内碳源可以满足其在好氧阶段对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准。
进一步的，厌氧池中设置有折流装置。在厌氧池中，污水和污泥混合后从从厌氧池溢流到好氧池中，设置折流装置，可以保证一定的流速和湍动，使泥和水充分混合，避免进水会很快流到好氧池而造成厌氧池的底部成为死角，泥水在里面可能会成为死水。
进一步的，所述污泥回流管上设置有泵。
进一步的，所述第一进水口和所述污泥回流管上均设置有流量计和阀门。流量计和阀门的设置可以控制厌氧池中活性污泥和污水的混合。
进一步的，所述用于含氮有机废水生物脱氮的装置***成一体成型结构。
进一步的，所述沉淀池的底部设置有斜板装置，所述斜板装置用于接受沉淀污泥并将污泥聚集在所述沉淀池的底部。斜板装置的设置更有利于污泥在所述沉淀池底部的沉积，使得所述沉淀池的顶部的上清液更清澈。
本发明的另一目的是为了提供上述生物脱氮的装置***及其使用方法。
一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、将待处理的含氮有机废水通入厌氧池中的含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥中，活性污泥与污水进行混合，混合30min～60min后得到第一泥水混合物，所述第一泥水混合物溢流至所述好氧池中；
步骤2、将所述好氧池中的第一泥水混合物进行曝气处理，得到第二泥水混合物，所述第二泥水混合物溢流至所述沉淀池中；
步骤3、将溢流到沉淀池的所述第二泥水混合物进行沉淀分离处理，分离得到的污泥回流至所述步骤1中的所述厌氧池中，分离得到水即为生物脱氮后的净化水。
本发明提供的生物脱氮方法主要包括三个步骤，利用活性污泥内异养菌在厌氧条件下对碳源具有储存作用，可将污水中有机物储存为胞内碳源的原理，首先驯化含有异养-好氧反硝化菌、自养好养硝化菌的活性污泥，然后将活性污泥通入厌氧池，待处理的含氮有机废水通入厌氧池后，厌氧条件下，异养-好氧反硝化菌将废水中的有机物进行吸收并转化为胞内碳源，然后将厌氧池中的泥水通入好氧池在曝气条件下，自养硝化菌群将废水中的氨氮转化为硝氮，好氧反硝化菌在反硝化作用下将硝氮转化为氮气，完成生物脱氮，经过所述沉淀池的分离得到的污泥中的菌群可以得到重复循环利用。好氧反硝化菌在体内储存的胞内碳源可以满足好氧反硝化菌对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准。相比传统的生物脱氮工艺，本发明提供的生物脱氮方法可以实现硝化和反硝化作用的同步进行，进而降低了污水处理的时间和空间成本；而且本发明的生物脱氮工艺成本较低，无需外加额外碳源，还能满足异养-好氧反硝化菌对碳源的需求，使得净化后的水中总氮达到国家规定的排放标准。
进一步的，所述步骤1中，所述待处理的含氮有机废水是含有有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的污水。
进一步的，所述步骤1中，所述待处理的含氮有机废水中，COD浓度为200mg/L～1000mg/L，总氮(氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮总和)浓度为20mg/L～150mg/L。
进一步的，碳源包括有机物。
进一步的，所述待处理的含氮有机废水温度是16℃～28℃。活性污泥在16℃以下，硝化和反硝化反应效率过低，会造成生物脱氮的效率明显降低。温度过高，会对菌体造成破坏，从而对生物脱氮效果造成影响。优选地，所述待处理的含氮有机废水的温度为20℃～28℃，更优选地，所述待处理的含氮有机废水温度是25℃～28℃。
进一步的，所述步骤1中，所述厌氧池中MLSS大于或等于2500mg/L。其中，MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)的简写，它又称为混合液污泥浓度。它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量(mg/L)。
进一步的，所述步骤1中，混合的时间为30min～40min。步骤1的作用主要是为了让异养好氧反硝化菌在厌氧条件下，吸收污水中的有机物并转化为胞内碳源，混合停留时间过短不利于异养菌储存碳源作用的充分进行，还是会导致脱氮效果不好，但是，混合时间太长，有机物会被活性污泥中的厌氧异养菌利用，造成有机物的浪费。
进一步的，所述步骤2中，曝气量为8L/min～10L/min。
进一步的，所述步骤2中，曝气的时间为2h～4h。
进一步的，所述步骤2中，所述第一泥水混合物的pH为6～8。
进一步的，所述步骤2中，好氧池内溶解氧为3mg/L～6mg/L。优选地，所述步骤2中，好氧池内溶解氧为5mg/L～6mg/L。溶解氧较高、外源毒性较低，可同时为自养硝化菌和好氧反硝化菌提供良好营养条件，另外，池中有机物在好氧条件下被充分去除。
进一步的，所述步骤1中，含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥是由以下方法驯化而成的，包括以下步骤：
步骤S1、取具有稳定脱氮效果的活性污泥，调节MLSS为3000～5000mg/L，采用C/N为18～22、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第一周期序批式运行，共运行8～12个第一周期；得到第一活性污泥；
其中，所述厌氧工艺中，搅拌停留时间为20min～40min，搅拌速度为50～80r/min；所述好氧工艺中，曝气量为8～10L/min，曝气时间为2h～3h；
步骤S2、取所述步骤S1得到的第一活性污泥，调节MLSS为3000～5000mg/L，采用C/N为2～5、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第二周期序批式运行，共运行3～4个第二周期；再调整进水C/N为18～22，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第三周期序批式运行，运行1个第三周期；然后重复运行3～4个第二周期和1个第三周期的操作6～9次，得到含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥；
其中，所述厌氧工艺中，搅拌停留时间为20min～40min，搅拌速度为50～80r/min；所述好氧工艺中，曝气量为8～10L/min，曝气时间为2h～3h。
本发明提供的驯化方法主要包含两个步骤，第一步骤主要是将稳定脱氮效果的活性污泥驯化成富集好氧硝化菌群的活性污泥，第一步骤得到的活性污泥中的好氧硝化菌群适应C/N为18～22的环境，然后第二步中，通过限定培养基中C/N为2～5的条件，通过循环富集，使得最终驯化的活性污泥中的好氧硝化菌群更适应于低C/N的生存环境，从而可以有效提升好氧反硝化菌群在厌氧条件下对有机物储存转化的效率。
进一步的，MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)的简写，它又称为混合液污泥浓度。它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量(mg/L)。
进一步的，所述步骤S1中，所述好氧反硝化培养基中主要含有以下原料：2.5g/L～4g/L的醋酸钠，0.35g/L～0.6g/L的硝酸钾，0.1g/L～0.2g/L的复合钾盐，0.1g/L的七水硫酸镁，1ml/L～5ml/L的微量元素溶液，1ml/L～2ml/L的硫酸亚铁铵溶液；
所述复合钾盐是磷酸二氢钾：磷酸氢二钾＝1:1组成的混合物。
进一步的，所述步骤S2中，所述第二周期运行过程中，采用C/N为2～3、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水。驯化过程中，给与好氧反硝化菌低C/N的环境，可以富集耐低C/N的好氧反硝化菌群的活性污泥，不仅可以有效提高活性污泥中菌群的生存能力，还能有效提高转化胞内碳源的能力。
进一步的，所述稳定脱氮效果的活性污泥是指氨氮去除速率不低于8mg/L·h的活性污泥。优选地，氨氮去除速率为8mg/L·h～12mg/L·h。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的生物脱氮的装置***，主要包括厌氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池中设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，通过三个净化池的协同作用，好氧反硝化菌在厌氧阶段储存在体内的胞内碳源可以满足其在好氧阶段对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准，装置***结构简单，操作方便。
2、本发明提供的生物脱氮方法主要包括三个步骤，利用活性污泥内异养菌在厌氧条件下对碳源具有储存作用，可将污水中有机物储存为胞内碳源的原理，首先驯化含有异养-好氧反硝化菌、自养好养硝化菌的活性污泥，然后将活性污泥通入厌氧池，待处理的含氮有机废水通入厌氧池后，厌氧条件下，异养-好氧反硝化菌将废水中的有机物进行吸收并转化为胞内碳源，然后将厌氧池中的泥水通入好氧池在曝气条件下，自养硝化菌群将废水中的氨氮转化为硝氮，好氧反硝化菌在反硝化作用下将硝氮转化为氮气，完成生物脱氮，好氧反硝化菌在体内储存的胞内碳源可以满足好氧反硝化菌对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准。相比传统的生物脱氮工艺，本发明提供的生物脱氮方法可以实现硝化和反硝化作用的同步进行，进而降低了污水处理的时间和空间成本；而且本发明的生物脱氮工艺成本较低，无需外加额外碳源，还能满足异养-好氧反硝化菌对碳源的需求，使得净化后的水中总氮达到国家规定的排放标准。
附图说明
图1-实施例1中生物脱氮过程使用的装置***结构示意图。
图标：1-厌氧池；11-第一进水口；111-第一流量计；112-第一阀门；12-折流装置；13-第一溢流口；2-好氧池；21-第二溢流口；22-曝气器；3-沉淀池；31-第三溢流口；32-污泥回流管；321-泵；322-第二流量计；323-第二阀门；33-斜板装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)的简写，它又称为混合液污泥浓度。它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量(mg/L)。
DO是指溶解氧。
COD指化学需氧量，此处作为碳源的量的表征。
实施例1
如图1所示，一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，所述用于含氮有机废水生物脱氮的装置***成一体成型结构，包括厌氧池1、好氧池2和沉淀池3；
所述厌氧池1内设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，所述厌氧池1的一侧设置有第一进水口11，所述第一进水口11上设置有第一流量计111和第一阀门112。所述厌氧池1的另一侧顶部设置有第一溢流口13，厌氧池1中设置有折流装置12。折流装置12是设置在厌氧池1中部的挡板结构，进入厌氧池1的水先流入挡板的一侧，然后从挡板的底部流入挡板的另一侧进行污水分流。在厌氧池1中，污水和污泥混合后从从厌氧池溢流到好氧池中，设置折流装置，可以保证一定的流速和湍动，使泥和水充分混合，避免进水会很快流到好氧池而造成厌氧池的底部成为死角，泥水在里面可能会成为死水。
所述好氧池2中设置有曝气器22，所述好氧池2的一侧顶部设置有第二溢流口21，所述沉淀池3的一侧顶部设置有第三溢流口31，所述沉淀池3的底部设置有斜板装置33，所述斜板装置33用于接受沉淀污泥并将污泥聚集在所述沉淀池3的底部。斜板装置的设置更有利于污泥在所述沉淀池底部的沉积，使得所述沉淀池的顶部的上清液更清澈。所述沉淀池3的底部设置有污泥回流管32，所述污泥回流管32的一端与所述沉淀池3的底部连通，所述污泥回流管32的另一端与所述厌氧池1连通；所述污泥回流管32上设置有泵321。所述污泥回流管32上设置有第二流量计322和第二阀门323。流量计和阀门的设置可以控制厌氧池中活性污泥和污水的混合。
本发明提供的生物脱氮的装置***，主要包括厌氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池中设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，待处理污水通入后，活性污泥与污水进行混合，在混合过程中异养-好氧反硝化菌将废水中的有机物进行吸收并转化为胞内碳源，然后泥水进入好氧池后曝气条件下自养硝化菌群将废水中的氨氮转化为硝氮，好氧反硝化菌在反硝化作用下将硝氮转化为氮气，完成生物脱氮，然后泥水分离后的活性污泥可重复利用。好氧反硝化菌在体内储存的胞内碳源可以满足好氧反硝化菌对小分子碳源的需求，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准，装置***结构简单，操作方便。
实施例2
取城镇污水处理A厂中脱氮性能良好的活性污泥，置于装备有曝气装置的反应器内，该活性污泥氨氮的去除速率可达10mg/L·h。调节MLSS为3500±50mg/L，采用C/N为20、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水。按“进水→厌氧(35min，70r/min搅拌)→好氧(3h，10L/min曝气)→静置(1h)→出水”为周期序批式运行，共运行10个周期。运行期间，控制温度为20±0.5℃。
好氧反硝化培养基：醋酸钠4g/L，硝酸钾0.6g/L，复合钾盐(磷酸二氢钾：磷酸氢二钾＝1:1)0.2g/L，七水硫酸镁0.1g/L，微量元素溶液5ml/L，硫酸亚铁铵溶液2ml/L。
实施例3
取实施例2中经过好氧反硝化菌群富集的活性污泥置于装备有曝气装置的反应器内，调节MLSS为3500±50mg/L。采用好氧反硝化培养基为进水，通过调节培养基醋酸钠和硝酸钾比例实现进水C/N为4，按“进水→厌氧(35min，60r/min搅拌)→好氧(2.5h，10L/min曝气)→静置(1h)→出水”为周期序批式运行，共运行4个周期。再调整进水C/N为20±0.5，按照相同的运行参数运行1个周期。重复上述操作步骤8次，驯化得到含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥。
实施例4
利用实施例1所述的装置***，将实施例3驯化的含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥加入厌氧池1中。然后将待处理的含氮有机废水从所述第一进水口11通入厌氧池1中的活性污泥中，通过流量计和阀门的控制，厌氧池1中MLSS为3800mg/L。所述有机废水中COD浓度为420±50mg/L，氨氮为120±5mg/L，水温25±2℃；废水与活性污泥进行混合，混合40min后，得到第一泥水混合物；此时的第一泥水混合物中，异养-好氧反硝化菌已经将废水中的部分有机物进行吸收并转化为胞内碳源。
然后，第一泥水混合物从所述第一溢流口13溢流至所述好氧池2中，曝气，控制溶解氧DO为5.0mg/L，曝气时间为2.5h后，得到第二混合泥水；
最后，第二混合泥水从所述第二溢流口21溢流至所述沉淀池3中进行泥水分离，分离后的沉淀池3的上层清液从所述第三溢流口31溢流出得到生物脱氮后的净化水，分离后的沉淀池3的底部污泥利用污泥回流管32回流至所述厌氧池1中，污泥中的活性污泥进行重新利用。
经检测，净化水中COD 22mg/L，氨氮3.1mg/L，总氮5.9mg/L。
实施例5
利用实施例1所述的装置***，将实施例3驯化的含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥加入厌氧池1中。然后将待处理的含氮有机废水从所述第一进水口11通入厌氧池1中的活性污泥中，通过流量计和阀门的控制，厌氧池1中MLSS为3000mg/L。所述有机废水中COD浓度为250±50mg/L，氨氮为60±5mg/L，水温24±0.5℃；废水与活性污泥进行混合，混合60min后，得到第一泥水混合物；此时的第一泥水混合物中，异养-好氧反硝化菌已经将废水中的部分有机物进行吸收并转化为胞内碳源。
然后，将第一泥水混合物从所述第一溢流口13溢流至所述好氧池2中，曝气，控制溶解氧DO为4.0mg/L，曝气时间为4h后，得到第二混合泥水；
最后，第二混合泥水从所述第二溢流口21溢流至所述沉淀池3中进行泥水分离，
分离后的沉淀池3的上层清液从所述第三溢流口31溢流出得到生物脱氮后的净化水，分离后的沉淀池3的底部污泥利用污泥回流管32回流至所述厌氧池1中，污泥中的活性污泥进行重新利用。
经检测，净化水中COD 28mg/L，氨氮3.5mg/L，总氮6.4mg/L。
实施例6
利用实施例1所述的装置***，取实施例2中经过好氧反硝化菌群富集的活性污泥置于装备有曝气装置的反应器内，调节MLSS为3500±50mg/L。采用好氧反硝化培养基为进水，通过调节培养基醋酸钠和硝酸钾比例实现进水C/N为2，按“进水→厌氧(35min，60r/min搅拌)→好氧(2.5h，10L/min曝气)→静置→出水”为周期序批式运行，共运行4个周期。再调整进水C/N为20±0.5，按照相同的运行参数运行1个周期。重复上述操作步骤8次，驯化得到含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥。
利用驯化得到的含异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活化污泥，采用实施例4完全相同的脱氮工艺进行处理净化，净化过程中工艺参数及待处理的含氮有机废水与实施例4是相同的，将第一混合泥水中通入好氧池2中，曝气，控制溶解氧DO为5.0mg/L，曝气时间为2h后，好氧池2中氨氮含量在半个小时内不发生变化，停止曝气，得到第二混合泥水；经检测，净化水中COD 20mg/L，氨氮2.8mg/L，总氮5.5mg/L。
研究发现，采用C/N为2条件下培养的好氧反硝化菌，储存碳源的效果更好，脱氮速度和效果也有所提升。
实施例7
取城镇污水处理B厂中脱氮性能良好的活性污泥，置于装备有曝气装置的反应器内，该活性污泥氨氮的去除速率可达12mg/L·h。调节MLSS为4200±50mg/L，采用C/N为22、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水。按“进水→厌氧(40min，80r/min搅拌)→好氧(3h，9L/min曝气)→静置(1h)→出水”为周期序批式运行，共运行12个周期。运行期间，控制温度为20±0.5℃。
好氧反硝化培养基：醋酸钠3.5g/L，硝酸钾0.5g/L，复合钾盐(磷酸二氢钾：磷酸氢二钾＝1:1)0.15g/L，七水硫酸镁0.1g/L，微量元素溶液3ml/L，硫酸亚铁铵溶液1.5ml/L。
利用实施例1所述的装置***，取上述经过好氧反硝化菌群富集的活性污泥置于装备有曝气装置的反应器内，调节MLSS为3500±50mg/L。采用好氧反硝化培养基为进水，通过调节培养基醋酸钠和硝酸钾比例实现进水C/N为10，按“进水→厌氧(35min，60r/min搅拌)→好氧(2.5h，10L/min曝气)→静置→出水”为周期序批式运行，共运行4个周期。再调整进水C/N为20±0.5，按照相同的运行参数运行1个周期。重复上述操作步骤8次，驯化得到含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥。
利用驯化得到的含异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活化污泥，采用实施例4完全相同的脱氮工艺进行处理净化，净化过程中工艺参数及待处理的含氮有机废水与实施例4是相同的，将第一混合泥水中通入好氧池2中，曝气，控制溶解氧DO为5.0mg/L，曝气时间为3.5h后，好氧池2中氨氮含量在半个小时内不发生变化，停止曝气，得到第二混合泥水；经检测，净化水中COD 25mg/L，氨氮4.2mg/L，总氮6.7mg/L。
对比例1
利用实施例1所述的装置***，将实施例3驯化的含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥加入好氧池2中，好氧池2中MLSS为3800mg/L。然后将待处理的含氮有机废水通入好氧池2中的活性污泥中，所述有机废水中COD浓度为420±50mg/L，氨氮为120±5mg/L，水温25±2℃；然后，曝气，控制溶解氧DO为5.0mg/L，曝气时间为3.5h后，好氧池2中氨氮含量在半个小时内不发生变化，停止曝气，得到第二混合泥水；
最后，将第二混合泥水通入沉淀池3中进行泥水分离，得到生物脱氮后的净化水。
经检测，净化水中COD 75mg/L，氨氮41.5mg/L，总氮18.2mg/L。
对比例1未采用本发明提供的生物脱氮工艺，没有将含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥在厌氧池1中进行吸附储存胞内碳源的操作，而是直接将活性污泥和有机废水通入好氧池2中进行曝气作用，研究发现异养-好氧反硝化菌对小分子碳源依赖性较强，出现碳源供给不足的现象，导致出水总氮含量超标。
对比例2
对比例1与实施例4脱氮过程相同，不同之处在于，厌氧池1中，混合停留的时间为20min，经检测，净化水中COD 30mg/L，氨氮5.4mg/L，总氮25.6mg/L。
本发明提供的生物脱氮方法主要包括三个步骤，利用活性污泥内异养菌在厌氧条件下对碳源具有储存作用，可将污水中有机物储存为胞内碳源的原理，首先驯化含有异养-好氧反硝化菌、自养好养硝化菌的活性污泥，然后将活性污泥通入厌氧池，待处理的含氮有机废水通入厌氧池后，厌氧条件下，异养-好氧反硝化菌将废水中的有机物进行吸收并转化为胞内碳源，然后将厌氧池中的泥水通入好氧池在曝气条件下，自养硝化菌群将废水中的氨氮转化为硝氮，好氧反硝化菌在反硝化作用下将硝氮转化为氮气，完成生物脱氮，好氧反硝化菌在厌氧阶段储存在体内的胞内碳源可以满足其在好氧阶段对小分子碳源的需求，，使得硝氮能顺利被反硝化，进而使得水中总氮含量满足国家排放标准。相比传统的生物脱氮工艺，本发明提供的生物脱氮方法可以实现硝化和反硝化作用的同步进行，进而降低了污水处理的时间和空间成本；而且本发明的生物脱氮工艺成本较低，无需外加额外碳源，还能满足异养-好氧反硝化菌对碳源的需求，使得净化后的水中总氮达到国家规定的排放标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，其特征在于，包括厌氧池(1)、好氧池(2)和沉淀池(3)；
所述厌氧池(1)内设置有含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥，所述厌氧池(1)的一侧设置有第一进水口(11)，所述第一进水口(11)用于接收待处理含氮有机废水，并将废水通入所述厌氧池(1)中与活性污泥进行混合；所述厌氧池(1)的另一侧顶部设置有第一溢流口(13)，所述第一溢流口(13)用于将所述厌氧池(1)中混合后的污泥和污水排入所述好氧池(2)中；
所述好氧池(2)中设置有曝气器(22)，所述好氧池(2)的远离第一溢流口(13)的一侧顶部设置有第二溢流口(21)，所述第二溢流口(21)用于将所述好氧池(2)中曝气后的泥水溢流至所述沉淀池(3)中；
所述沉淀池(3)用于将所述好氧池(2)流入的泥水进行沉淀分离处理，所述沉淀池(3)的一侧顶部设置有第三溢流口(31)，所述第三溢流口(31)用于将所述沉淀池(3)的顶部的上层清液排出；所述沉淀池(3)的底部设置有污泥回流管(32)，所述污泥回流管(32)的一端与所述沉淀池(3)的底部连通，所述污泥回流管(32)的另一端与所述厌氧池(1)连通；所述污泥回流管(32)用于将所述沉淀池(3)的底部的污泥回流至所述厌氧池(1)中。
2.根据权利要求1所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，其特征在于，所述用于含氮有机废水生物脱氮的装置***成一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，其特征在于，所述第一进水口(11)和所述污泥回流管(32)上均设置有流量计和阀门。
4.根据权利要求1所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，其特征在于，所述污泥回流管(32)上设置有泵(321)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***，其特征在于，所述沉淀池(3)的底部设置有斜板装置(33)，所述斜板装置(33)用于接受沉淀污泥并将污泥聚集在所述沉淀池(3)的底部。
6.如权利要求1-5任意一项所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将待处理的含氮有机废水通入厌氧池(1)中的含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥中，活性污泥与污水进行混合，混合30min～60min后得到第一泥水混合物，所述第一泥水混合物溢流至所述好氧池(2)中；
步骤2、将所述好氧池(2)中的第一泥水混合物进行曝气处理，得到第二泥水混合物，所述第二泥水混合物溢流至所述沉淀池(3)中；
步骤3、将溢流到沉淀池(3)的所述第二泥水混合物进行沉淀分离处理，分离得到的污泥回流至所述步骤1中的所述厌氧池(1)中，分离得到水即为生物脱氮后的净化水。
7.根据权利要求6所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，其特征在于，所述步骤1中，混合停留的时间为30min～40min。
8.根据权利要求6所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，其特征在于，所述步骤1中，含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥是由以下方法驯化而成的，包括以下步骤：
步骤S1、取具有稳定脱氮效果的活性污泥，调节MLSS为3000～5000mg/L，采用C/N为18～22、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第一周期序批式运行，共运行8～12个第一周期；得到第一活性污泥；
其中，所述厌氧工艺中，搅拌停留时间为20min～40min，搅拌速度为50～80r/min；所述好氧工艺中，曝气量为8～10L/min，曝气时间为2h～3h；
步骤S2、取所述步骤S1得到的第一活性污泥，调节MLSS为3000～5000mg/L，采用C/N为2～5、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第二周期序批式运行，共运行3～4个第二周期；再调整进水C/N为18～22，按“进水-厌氧工艺-好氧工艺-静置-出水”为第三周期序批式运行，运行1个第三周期；然后重复运行3～4个第二周期和1个第三周期的操作6～9次，得到含有异养-好氧反硝化菌、自养好氧硝化菌的活性污泥；其中，所述厌氧工艺中，搅拌停留时间为20min～40min，搅拌速度为50～80r/min；所述好氧工艺中，曝气量为8～10L/min，曝气时间为2h～3h。
9.根据权利要求8所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，其特征在于，
所述步骤S1中，所述好氧反硝化培养基中主要含有以下原料：2.5g/L～4g/L的醋酸钠，0.35g/L～0.6g/L的硝酸钾，0.1g/L～0.2g/L的复合钾盐，0.1g/L的七水硫酸镁，1ml/L～5ml/L的微量元素溶液，1ml/L～2ml/L的硫酸亚铁铵溶液；
所述复合钾盐是磷酸二氢钾：磷酸氢二钾＝1:1组成的混合物。
10.根据权利要求8所述的用于含氮有机废水生物脱氮的装置***的使用方法，其特征在于，
所述步骤S2中，所述第二周期运行过程中，采用C/N为2～3、硝酸盐为氮源的好氧反硝化培养基为进水。
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