CN116789267B - 一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及工艺方法，所述***包括短程硝化区、消氧区、厌氧氨氧化区、回流区、空气提推区和澄清区，短程硝化区顶部设有进水管，短程硝化区的顶部与消氧区的顶部连通，消氧区的底部与厌氧氨氧化区连通，厌氧氨氧化区的顶部与回流区的顶部连通，澄清区、回流区和空气提推区的底部相互连通，且空气提推区的顶部与短程硝化区的顶部连通，构成循环***；所述短程硝化区内部设有曝气装置，所述厌氧氨氧化区内部设有生物填料和机械搅拌装置，且生物填料上附着AnAOB菌；所述澄清区顶部设有出水管。本发明通过时间、空间的转变，实现流态组合、反应分区，进而达到淘洗NOB菌以及高效脱氮的目标。

Description

一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及工 艺方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及工艺方法。

背景技术

严格的排放标准对污水处理技术提出了更高的要求，在这众多污染物中，氮元素的去除是其中的重点与难点。目前关于污水脱氮技术主要分为两类：化学法与生物法。其中生物法因成本低、效率高而被广泛应用。现有的污水脱氮技术中主要有传统的硝化/反硝化、新兴的短程硝化/反硝化与同步硝化/反硝化，以及近些年研究热点的短程硝化-厌氧氨氧化以及短程反硝化-厌氧氨氧化。相比于传统硝化/反硝化，短程硝化/反硝化可节省25％曝气能耗，减少40％有机碳源的投加，而短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮技术则可节省62.5％曝气能耗，不需要添加任何有机碳源、污泥产量可降低90％、温室气体减排90％以上，因而该项技术具有广阔的市场前景。

短程硝化/厌氧氨氧化工艺形式主要分为一段式和两段式。一段式厌氧氨氧化工艺系指在同一反应器内相同条件下同时发生短程硝化和厌氧氨氧化的生化反应；两段式厌氧氨氧化工艺系指短程硝化反应器前置、厌氧氨氧化反应器后置，串联运行，分别通过独立控制两个反应器的反应条件，分区实现短程硝化反应、厌氧氨氧化反应的功能，从而实现脱氮的目标。由于氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)属于严格好氧菌，厌氧氨氧化菌(AnAOB)属于厌氧菌，故一段式工艺无法完全平衡脱氮过程中涉及的AOB、NOB以及AnAOB菌群之间的矛盾；而两段式工艺往往存在底物抑制、工艺控制困难、稳定性差的缺点。因此无论是一段式或两段式工艺均不能完全统一的解决自养脱氮***的矛盾。

短程硝化/厌氧氨氧化工艺的脱氮过程是由AOB、AnAOB协同完成，从生物学特征上来讲，AnAOB对底物利用速率高于AOB对氨氮的氧化速率，故而脱氮过程的效率是由短程硝化段反应速率所决定的，其为限速步骤。欲实现工艺的最大能效，则必须从两个方面进行改进。其一，提高由NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N的转化速率，也就是需要最大可能地提高AOB菌群的数量和最大效率地发挥AOB的生物活性；其二，在***内淘洗NOB，杜绝由NO₂ ^--N向NO₃ ^--N的不利转化。短程硝化产生的NO₂ ^--N同时是NOB、AnAOB所需基质，由于NOB增殖速率高于AnAOB，故而通常情况下，NOB对NO_2--N基质的竞争优势是大于AnAOB，因此在厌氧氨氧化的耦合工艺中需要将NOB淘洗出***之外。

专利号为CN105000664A的发明专利公开了一体式短程硝化-厌氧氨氧化方法脱氮效果恶化的原位恢复方法，通过投加羟胺或肼等提高AOB和AnAOB的活性及丰度，同时抑制NOB活性，使组合工艺出水中的NO₃ ^--N浓度迅速降低。然而在第二阶段，结合污泥龄控制，将处于抑制状态下的NOB逐步从***中淘汰出去，使NO₂ ^--N累积率、AnAOB活性以及组合方法的脱氮负荷得到同步提高。该方法需要不断地投入的羟胺或肼化学药剂，由于羟胺对NOB的抑制作用是可逆的，一旦停止投加后，***的出水中NO₃ ^--N浓度会迅速升高，导致脱氮负荷的再次降低。因此需要研发不需化学试剂并可稳定地淘洗NOB，从而提高NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N转化速率，进而提高脱氮效率的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及污水处理工艺方法，该装置不需化学试剂就可淘洗NOB，从而提高NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N的有效转化。

本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***，包括短程硝化区、消氧区、厌氧氨氧化区、回流区、空气提推区和澄清区，所述短程硝化区顶部设有进水管，所述短程硝化区的顶部与消氧区的顶部连通，所述消氧区的底部与厌氧氨氧化区连通，所述厌氧氨氧化区的顶部与回流区的顶部连通，所述澄清区、回流区和空气提推区的底部相互连通，且空气提推区的顶部与短程硝化区的顶部连通，构成循环***；所述短程硝化区内部设有曝气装置，所述厌氧氨氧化区内部设有生物填料与机械搅拌装置，生物填料上附着AnAOB菌；所述空气提推区的内部设有空气提推器，所述澄清区顶部设有出水管。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述厌氧氨氧化区内部设悬浮式或固定式的生物填料，所述生物填料的填充体积比为15％～45％。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述消氧区和澄清区内部均设有导流板，所述消氧区内部的导流板朝厌氧氨氧化区底部倾斜，所述澄清区内部的导流板朝回流区底部倾斜。

另一方面，本发明提供了一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，包括如下步骤：

S1，来水通过进水管进入短程硝化区并与由空气提推区循环而来的混合液快速的充分混合，在短程硝化区发生有机物的氧化和短程硝化反应；

S2，短程硝化反应结束后，混合液进入消氧区，经微生物对混合液中的溶解氧充分的消耗和利用后，通过消氧区底部进入厌氧氨氧化区；

S3，厌氧氨氧化区附着于生物填料上的AnAOB利用混合液中的NH₄ ⁺-N、NO2--N进行脱氮，随后混合液由厌氧氨氧化区顶部进入回流区；

S4，绝大部分混合液在空气提推器的作用下再次进入短程硝化区，另一部分的混合液则进入澄清区实现泥水分离，澄清后的清水由顶部的出水管流出反应器，污泥则在自身重力作用下沉降下滑至回流区与混合液再次进入短程硝化区，整个***在流态上依次形成往复循环的反应周期。

所述***内的水力循环是由空气提推器实现的，因而本***的内循环倍数可实现几十倍至几百倍的变化。在此技术方案基础上，***内不同物理空间的反应环境(好氧/厌氧)可以实现快速交替转换；此外，所述***内絮体污泥、底物基质(包括NH₄ ⁺-N、NO2--N等)亦可以短时间内于好氧环境、厌氧环境之间快速交替出现；进一步地实现短程硝化、厌氧氨氧化反应在有限时间内快速的交替发生，进而实现NO2--N产生即消耗，由此简化AnAOB底物基质分配的逻辑并达到高效稳定的脱氮目的。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述***反应区的絮体污泥浓度为3000mg/L～6000mg/L，污泥龄为15d～20d，所述絮体污泥在短程硝化区内暴露时间为5min～60min，在厌氧氨氧化区内暴露时间为5min～30min，短程硝化区与厌氧氨氧化区的容积比为3～1。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述污水自养脱氮工艺方法在pH为7.5～8.5、温度为25℃～35℃、氨氮浓度为5mg/L～15mg/L、游离氨浓度为0.5mg/L～5mg/L的条件下进行。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述短程硝化区内的曝气装置为连续曝气与间歇曝气两种模式，DO浓度为0.5mg/L～1.5mg/L，间歇曝气时曝停比不低于0.5；厌氧氨氧化区的ORP为-100mV～50mV。

在以上技术方案的基础上，优选地，来水的碳氮比为0.3：1～2.0:1，氮负荷为0.5kg N/m³·d～2.0kgN/m³·d。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述消氧区水力停留时间为15min～45min。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述空气提推区气水比宜为10：1～40：1。

在以上技术方案的基础上，优选地，所述澄清区的表面负荷为0.5m³/m²·d～0.8m³/m²·d。

本发明的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***及污水处理工艺方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)在发明的***中，絮体内AOB、NOB往复交替暴露于好氧、厌氧环境，可以实现NOB的稳定抑制。一方面，在本***中通过控制***内FA、溶DO浓度实现NOB的选择性抑制。另一方面，通过控制NOB有氧段暴露时长、厌氧段暴露时长来进一步地抑制NOB的活性。在一个周期内，NOB暴露于有氧段时活性恢复的滞后性导致其在***内的增殖速率低于AOB，经历多次周期性的循环后，AOB在种群数量上将大于NOB，从而逐渐占据优势生态位，而NOB会被淘洗出***外，从而实现NO₂ ^--N的稳定累积。

(2)本发明充分结合水力流态的优化组合，具备了推流式与完全混合式流态的组合流态特征，在此特征条件下，可以简化底物分配逻辑，在反应器内无需严格控制NO₂ ^--N、NH₄ ⁺-N底物比例。在一个交替周期内(厌氧、好氧)，短程硝化区发生较低底物基质浓度的生化反应，即由NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N的转化，在空气提推器的推流作用下，未反应的NH₄ ⁺-N与生成的NO₂ ^--N迅速转移至厌氧区，二者与附着于生物填料上的AnAOB发生厌氧氨氧化反应，产生氮气。由于厌氧氨氧化的效率高于短程硝化的效率，因此在一个交替周期内，由NH₄ ⁺-N转化而来的NO₂ ^--N在厌氧区可以得到充分代谢，存在NO₂ ^--N浓度的累积问题的概率较低，而未反应完全的NH₄ ⁺-N则进入下一个交替周期，往复循环。综上可知，当N趋向于一定级数时，组合的短程硝化区、厌氧氨氧化区便发生了流态上转变，在一定程度上同时具备了完全混合式反应器的特征。故而在本发明中，底物分配的逻辑是由流态上的转变得以实现的，结合了一段式工艺的优点，同时规避了两段式工艺的缺点，从而简化了工艺的控制逻辑与操作控制难度，是实现稳态脱氮的重要基础。

(3)在发明的***中，AOB、AnAOB均可最大限度发挥各自生物活性，提高了其对底物的利用效率。首先，交替式的好氧、厌氧环境有利于提高絮体污泥内的AOB对氨氮的氧化活性，同时AOB在有氧阶段可以不受溶解氧传质限制，对氨氮进行高效氧化；其次，AnAOB存在于厌氧氨氧化区生物填料上，不会产生溶氧因子对其代谢活性的抑制作用的现象，故而可以实现AnAOB对底物的高效利用。此外，本发明通过增设无氧提供的消氧区以降低短程硝化内混合液中携带的DO对AnAOB的胁迫影响。在消氧区内，混合液内絮体污泥会进一步地消耗水中的DO进行呼吸作用直至DO接近于零，从而进一步保障了厌氧氨氧化区内纯粹的厌氧反应环境。

(4)本发明的短程硝化厌氧氨氧化工艺具有高倍循环与低底物基质浓度的特征，具有抵抗环境因子变化的能力，使得工艺具有更强的稳定性。一方面，高倍循环可以瞬间稀释进水中高浓度的污染物，缓解了由污染物浓度变化、水量变化引起的冲击影响，使得工艺具有更强的稳定性；另一方面，时间上具有交替式的好氧、厌氧环境的推流式特征与空间上具有完全混合式反应器的特征，使得反应器内维持了低底物浓度和稳定的酸碱平衡***。而且，来水底物进入短程硝化区后不会引起底物浓度的宽幅变化，一般而言浓度波动范围处于10％以内，因此解决了反应体系内由AnAOB底物引起的抑制的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***的平面图；

图2为本发明回流区、空气提推区、澄清区和短程硝化区断面水力流程图；

图3为本发明消氧区和厌氧氨氧化区的断面水力流程图。

图中，1-短程硝化区、2-消氧区、3-厌氧氨氧化区、4-回流区、5-空气提推区、6-澄清区、7-进水管、8-生物填料、9-出水管、10-导流板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***包括短程硝化区1、消氧区2、厌氧氨氧化区3、回流区4、空气提推区5和澄清区6，短程硝化区1顶部设有进水管7，澄清区6顶部设有出水管9。

短程硝化区1、厌氧氨氧化区3容积比宜根据实际废水特征确定，宜为1:1～3:1；消氧区2容积宜根据水力停留时间确定，水力停留时间宜为15min～45min；澄清区6面积宜根据表面负荷确定，表面负荷宜为0.5m³/m²·d～0.8m³/m²·d。

其中各区的连接关系为：短程硝化区1的顶部与消氧区2的顶部连通，消氧区2的底部与厌氧氨氧化区3连通，厌氧氨氧化区3的顶部与回流区4的顶部连通，澄清区6、回流区4和空气提推区5的底部相互连通，且空气提推区5的顶部与短程硝化区1的顶部连通，构成循环***。

图2和3为消氧区、澄清区、回流区、空气提推器区断面水力流程，如图所示：流经厌氧氨氧化池3的混合液从回流区4顶部进入回流区4，在澄清区6实现部分混合液的固液分离，污泥向下沉降，清水向上移动至出水管9排出反应器；空气提推器区5顶部与短程硝化池1相通，经空气提推器作用，使得回流区4绝大部混合液、澄清区6沉降后的污泥一同被转移至短程硝化池1内。

短程硝化区1内部设有曝气装置，为短程硝化区1提供溶解氧。

厌氧氨氧化区3内部设有悬浮式或固定式的生物填料8与机械搅拌装置，生物填料8的填充体积为厌氧氨氧化区3的15％～45％，生物填料8上附着AnAOB菌。

空气提推区5的内部设有空气提推器，为水循环提供动力。

消氧区2和澄清区6内部均设有导流板10，消氧区2内部的导流板10朝厌氧氨氧化区3底部倾斜，澄清区6内部的导流板10朝回流区4底部倾斜，便于水循环。

一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，包括如下步骤：

S1，来水通过进水管7进入短程硝化区1并与由空气提推区5循环而来的混合液快速的充分混合，在短程硝化区1发生有机物的氧化和短程硝化反应。

进水C/N在本***中是需要适度控制的，目的在于保障AOB对氨氮进行高效氧化的同时提高***的脱氮效率。优选地，本工艺进水C/N比宜为0.3～2.0，氮负荷为0.5kg N/m³·d～2.0kgN/m³·d。

在本发明中，AOB、NOB主要存在于絮体污泥之中，并呈一定规律的交替出现在好氧区(短程硝化区)、厌氧区(厌氧氨氧化区)内，经历着有氧阶段和无氧饥饿阶段，而AnAOB主要存在于厌氧氨氧化区的生物填料之上，故而AOB、NOB、AnAOB在空间上存在明显的总量差异。本发明方法得以实现的必要条件是在短程硝化区通过调控DO浓度以实现AOB对氨氮的高效氧化，DO是AOB氧化氨氮的主要电子供体，决定了AOB对氨氮的氧化活性，而且供氧作用只在短程硝化区内，被消氧区间隔于厌氧氨氧化区之外；因此，DO浓度不会成为厌氧氨氧化区内AnAOB的胁迫因素。故而本发明方法的核心在于：依赖于在短程硝化区内可以发生AOB不受DO传质限制的连续的将NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N，保障高效短程硝化反应速率的实现。

优选地，短程硝化区供气模式有连续供气和间歇曝气两种方式，DO浓度宜根据体系内氨氮浓度进行控制，宜为0.5mg/L～1.5mg/L，在间歇曝气时曝停比宜控制在不低于0.5的水平。

S2，短程硝化反应结束后，混合液进入消氧区2，消氧区2内水力停留时间为15～45min。目的在于保障微生物可以充分的消耗和利用混合液中的溶解氧，随后微生物通过消氧区2底部进入厌氧氨氧化区3。

S3，厌氧氨氧化区3附着于生物填料8上的AnAOB利用混合液中的NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N进行自养脱氮反应，实现氮素污染物在***内转化，随后经脱氮反应后的混合液由厌氧氨氧化区3顶部进入回流区4。短程硝化区1和厌氧氨氧化区3的絮体污泥浓度为3000mg/L～6000mg/L，污泥龄为15d～20d。

交替式的好氧、厌氧环境促进絮体污泥内AOB对氨氮的氧化活性的增加(“饱食饥饿”)，是本发明方法中实现高效短程硝化的条件之一。在本发明方法中，一个环境交替的时间周期宜为10min～90min，时间周期的控制是通过调节空气提推区输入的空气量来实现，故而本发明方法可以灵活地控制絮体污泥在好氧区、厌氧区内滞留的时间，在环境交替过程中，AOB在厌氧饥饿条件下会持续保持其核糖体的完整性，当其由厌氧环境转换至好氧环境并再次暴露在充足底物条件下时，AOB对底物利用速率与生长速率都会得以加快。以此便可以充分发挥AOB的“饱食饥饿”特性，助力于加快短程硝化反应速率。

本发明方法中，NOB抑制是实现稳定NO₂ ^--N供给的关键基础。为避免单一的抑制因子(低DO、FA、FAN等)难以长期稳定的抑制NOB，进而引起工艺的不稳定。因而本发明采用基于FA、DO以及氧饥饿活性恢复动力学等联合因子来实现短程硝化反应的稳定性。在本发明中利用了AOB较NOB对FA具有更强的耐受能力(通常情况当体系内FA达到0.1～1.0mg/L范围内时NOB对NO₂ ^--N的氧化活性便会受到抑制，而AOB对FA耐受力可高达10～150mg/L)的特性，通过控制短程硝化区环境pH为7.5～8.5和温度为25℃～35℃的基础条件下，同时限制短程硝化区内氨氮浓度为5mg/L～15mg/L，以维持体系内存在浓度为0.5mg/L～5mg/L的FA，从而实现对NOB的抑制，同时该控制方法并不会显著影响AOB的氧化活性。此外，本发明方法控制短程硝化区内DO浓度处于0.5mg/L～1.5mg/L，利用AOB与NOB对氧的亲和力上存在的生理差异特征，在实现对NOB抑制的同时也并不影响AOB对NH₄ ⁺-N氧化速率。

交替式曝气/非曝气的运行模式作用在于进一步地实现稳定的亚硝酸盐氮的累积。在间歇曝气模式下，NOB存在于好氧环境时，其表现为NO₂ ^--N的氧化活性，然而当其在厌氧或缺氧环境滞留一定时长后再次进入好氧段时，因关键酶的暂时性失活表现为NO₂ ^--N的氧化活性出现滞后性，从而需要一定有氧暴露时间，其氧化活性才能得以恢复。在本***中，絮体内AOB、NOB往复交替暴露于好氧、厌氧环境，故而可以通过控制NOB厌氧暴露时长、有氧暴露时长来抑制NOB的活性，絮体污泥在厌氧氨氧化区暴露时间宜为5min～30min，在短程硝化区内暴露时间宜为5min～60min。在一个周期内，NOB在暴露于有氧段时活性恢复的滞后性将导致其在***内的增殖速率低于AOB，经历多次周期性的循环后，AOB在种群数量上将大于NOB从而逐渐占据优势生态位，而NOB会被淘洗出***外，从而实现NO₂ ^--N的稳定累积。

S4，绝大部分混合液在空气提推器9的作用下再次进入短程硝化区1，空气提推区5气水比宜为10：1～40：1；同时，一部分的混合液则进入澄清区6实现泥水分离，澄清区6的表面负荷为0.5m³/m²·d～0.8m³/m²·d。澄清后的清水由顶部的出水管流出反应器，污泥则在自身重力作用下沉降下滑至回流区4与混合液再次进入短程硝化区1。故而本***在流态上依次形成往复循环的反应周期。

本发明的短程硝化厌氧氨氧化工艺方法采用絮体污泥与生物膜结合的方式，使得AOB独立于厌氧区之外的短程硝化区发生短程硝化反应，进而在短程硝化区控制较高的DO浓度，以此实现较高的氧传质推动力；同时结合了AOB“饱食饥饿”的生物学特性共同实现NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N的高效转化；此外，联合了多重因子的抑制策略，可以有效的完成NOB抑制并将其淘洗出***之外，进而实现NO₂ ^--N稳态累积。

本发明充分结合了一段式、两段式二者的优势，进而可以实现高效的、简洁的短程硝化与厌氧氨氧化的耦合，进而达到稳态的脱氮效率，主要可以带来以下效益：

(1)具有更高的反应速率

本发明工艺方法的高效的实现在于短程硝化的高效、厌氧氨氧化的高效。一方面，短程硝化通过提高液相氧浓度进而提高氧传质推动力，从而确保了短程硝化过程对氧的需求，是实现高效短程硝化的基础，为厌氧区提供了充足的反应基质，此外充分结合了微生物理论的微观角度强化了短程硝化的高效实现；另一方面，AnAOB主要独立存在于短程硝化区之外的厌氧区，通过消氧区的过渡保障了厌氧区纯粹的反应环境，使得AnAOB不受溶氧的胁迫影响，进而发挥最大的生物活性，从而确保厌氧区反应效率的高效实现。

(2)工艺实现稳态脱氮

本发明中工艺的稳定性是通过NOB的多重抑制，并同步解决或缓解环境因子对工艺冲击而实现的。结合FA、DO与NOB有氧、无氧暴露生物特性实现NOB的稳定抑制和淘洗。同时反应器具有高倍回流、低浓度反应底物的特征，确保了反应环境(如抑制因子、pH、污染物浓度等)处于窄幅波动，使得足以应对水量、水质等因素变化而引起的工艺失稳。

(3)工艺控制逻辑简化

实现厌氧氨氧化的难度之一在于对工艺的控制，底物的分配决定了整体脱氮效率，底物分配模式取决于工艺的组合与控制。在本发明中，通过时间上呈现的N级交替式好氧、厌氧模式，使得短程硝化反应、厌氧氨氧化反应分区得以实现；此外，当N趋向于一定级数时，使得***的水力流态从推流式向完全混合式流态转变，进而实现NO₂ ^--N产生即消耗，解决了AnAOB底物需要精准分配问题的，从而简化了工艺控制逻辑，满足了工程应用的实际需求。

实施案例

应用本***和工艺对养猪场沼液进行处理，其稳定期指标如表2所示：出水COD、氨氮均满足《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2005)要求，其中总氮满足畜禽养殖业污染物排放标准征求意见稿中相关要求。

表1实施例各区域反应条件

表2实施例污水处理结果

对比例1

对比例1与实施例相比，不设消氧区。

对比例2

对比例2与实施例相比，进水C/N为2.1-3.5。

对比例3

对比例3与实施例相比，短程硝化区的DO浓度小于0.5mg/L。

对比例4

对比例4与实施例相比，生物填料填充体积比小于15％。

表3实施例和对比例污水处理结果

区域	COD(mg/L)	氨氮(mg/L)	总氮(mg/L)
				实施例1	136	8.7	67.5
对比例1	147	10.9	82.3
				对比例2	141	13.8	175.0
对比例3	149	45.1	100.4
				对比例4	135	14.0	138.0

本发明的工艺对氨氮的去除率达到98.3％，对总氮的去除率达到87.4％。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮***，其特征在于：包括短程硝化区（1）、消氧区（2）、厌氧氨氧化区（3）、回流区（4）、空气提推区（5）和澄清区（6），所述短程硝化区（1）顶部设有进水管（7），

所述短程硝化区（1）的顶部与消氧区（2）的顶部连通，所述消氧区（2）的底部与厌氧氨氧化区（3）连通，所述厌氧氨氧化区（3）的顶部与回流区（4）的顶部连通，所述回流区（4）和空气提推区（5）、澄清区（6）的底部相互连通，且空气提推区（5）的顶部与短程硝化区（1）的顶部连通，构成循环***；

所述短程硝化区（1）内部设有曝气装置，曝气装置采用连续曝气与间歇模式两种模式，间歇曝气时曝停比不低于0.5；所述厌氧氨氧化区（3）内部设有生物填料（8）和机械搅拌装置，且生物填料（8）上附着AnAOB，AOB、NOB主要存在于絮体污泥之中；

所述空气提推区（5）的内部设有空气提推器，所述澄清区（6）顶部设有出水管（9）；

所述消氧区（2）和澄清区（6）内部均设有导流板（10），所述消氧区（2）内部的导流板（10）朝厌氧氨氧化区（3）底部倾斜，所述澄清区（6）内部的导流板（10）朝回流区（4）底部倾斜。

2.一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：该工艺方法在权利要求1所述的***中进行，包括如下步骤：

S1，来水通过进水管（7）进入短程硝化区（1）并与由空气提推区（5）循环而来的混合液快速的充分混合，在短程硝化区（1）发生有机物的氧化和短程硝化反应；

S2，短程硝化反应结束后，混合液进入消氧区（2），经微生物对混合液中的溶解氧充分的消耗和利用后，通过消氧区（2）底部进入厌氧氨氧化区（3）；

S3，厌氧氨氧化区（3）附着于生物填料（8）上的AnAOB利用混合液中的NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N进行脱氮，随后混合液由厌氧氨氧化区（3）顶部进入回流区（4）；

S4，绝大部分混合液在空气提推器的作用下再次进入短程硝化区（1），而另一部分的混合液则进入澄清区（6）实现泥水分离，澄清后的清水由顶部的出水管（9）收集后流出反应器，污泥则在自身重力作用下沉降下滑至回流区（4）与混合液再次进入短程硝化区（1），整个***在流态上依次形成往复循环的反应周期。

3.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：所述***反应区的絮体污泥浓度为3000 mg/L ~ 6000mg/L，污泥龄为15 d ~20 d，所述絮体污泥在短程硝化区（1）内暴露时间为5min~60min，在厌氧氨氧化区（3）内暴露时间为5min~30min，短程硝化区（1）与厌氧氨氧化区（3）的容积比为3~1。

4.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：所述污水自养脱氮工艺方法在pH为7.5~8.5、温度为25℃~35℃、氨氮浓度为5mg/L~15mg/L、游离氨为0.5 mg/L~ 5 mg/L的条件下进行。

5.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：短程硝化区（1）内DO浓度为0.5 mg/L ~ 1.5 mg/L，间歇曝气时曝停比不低于0.5；厌氧氨氧化区（3）ORP为-100 mV~50 mV。

6.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：来水的碳氮比为0.3：1~2.0：1，氮负荷为0.5 kg N/m³•d ~ 2.0 kg N/m³•d。

7.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：所述消氧区（2）水力停留时间为15min ~ 45min。

8.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：所述空气提推区（5）气水比为10：1~ 40：1。

9.如权利要求2所述的一种基于高效短程硝化的厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺方法，其特征在于：所述澄清区（6）的表面负荷为0.5 m³/m²·d ~ 0.8 m³/m²·d。