[发明专利]一种基于侧流短程硝化强化城市污水自养脱氮的系统与方法

权利要求书

1.一种基于侧流短程硝化强化城市污水自养脱氮的系统，其特征在于：包括原水箱(1)、有机物捕获反应器(2)、主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器(3)、主流厌氧氨氧化反应器(4)、污泥厌氧消化反应器(5)和侧流短程硝化反应器(6)；所述原水箱(1)为密闭箱体，设有溢流管Ⅰ(1.1)和放空管Ⅰ(1.2)；所述有机物捕获反应器(2)设有搅拌器Ⅰ(2.1)、曝气头Ⅰ(2.2)、气体流量计Ⅰ(2.3)、气泵Ⅰ(2.4)、进水泵Ⅰ(2.5)；所述主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器(3)设有搅拌器Ⅱ(3.1)、DO/pH在线测定仪Ⅰ(3.2)、曝气头Ⅱ(3.3)、气体流量计Ⅱ(3.4)、气泵Ⅱ(3.5)、进水泵Ⅱ(3.6)；所述主流厌氧氨氧化反应器(4)设有取样口(4.1)、进水泵Ⅲ(4.2)、出水口(4.3)、三相分离器(4.4)、集气瓶(4.5)、进水泵Ⅳ(4.6)、进水泵Ⅴ(4.7)；所述污泥厌氧消化反应器(5)设有排泥管(5.1)、污泥输送泵(5.2)；所述侧流短程硝化反应器(6)设有搅拌器Ⅲ(6.1)、DO/pH在线测定仪Ⅱ(6.2)、曝气头Ⅲ(6.3)、气体流量计Ⅲ(6.4)、气泵Ⅲ(6.5)、进水泵Ⅵ(6.6)、取样口Ⅲ(6.7)、进水泵Ⅶ(6.8)；

待处理的城市污水被收纳于原水箱(1)，然后将其泵入有机物捕获反应器(2)进行COD的捕获去除，泥水混合液进入沉淀池，污泥被输送到污泥厌氧消化反应器(5)，进行厌氧消化处理；产生的污泥消化液与经过有机物捕获反应器(2)处理后的出水混合后进入侧流短程硝化反应器(6)中，进行短程硝化产NO₂^--N，将含有NO₂^--N的侧流短程硝化反应器(6)的出水输送到主流厌氧氨氧化反应器(4)中；

有机物捕获反应器(2)出水流经主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器(3)去除NH₄⁺-N，其出水与侧流短程硝化反应器(6)出水一同进入到主流厌氧氨氧化反应器(4)中；与此同时再引入部分体积的城市污水提供有机物，利用原水中碳源进行反硝化。

2.应用如权利要求1所述系统进行基于侧流短程硝化强化城市污水自养脱氮的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)将待处理的城市污水引入有机物捕获反应器，控制反应器污泥浓度MLSS为2.0～5.0g/L，溶解氧浓度为0.5～3.0mg/L，水力停留时间为2～4h，污泥停留时间为2～5d，出水COD浓度为35～45mg/L；

2)将有机物捕获反应器产生的污泥引入污泥厌氧消化反应器中，控制反应过程污泥停留时间为18～36d，污泥浓度MLSS为25.0～50.0g/L，温度为30～38℃；

3)将有机物捕获反应器出水引入主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器中，控制污泥浓度MLSS为3.0～8.0g/L，溶解氧浓度为0.2～0.8mg/L，污泥停留时间为20～50d；

4)污泥厌氧消化反应器消化上清液与有机物捕获反应器出水一同引入侧流短程硝化反应器中，控制污泥浓度MLSS为2.0～5.0g/L，溶解氧浓度为0.2～1.0mg/L，污泥停留时间为12～30d；

5)将主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器出水与侧流短程硝化反应器出水和城市污水一同进入主流厌氧氨氧化反应器中，控制反应器污泥浓度MLSS为6.0～12.0g/L，污泥停留时间为30～60d；

所述步骤2)运行过程厌氧消化上清液氮负荷小于主流城市污水氮负荷20％时，通过引入城市固体有机物或含高蛋白有机废水与污泥进行共发酵，以提高侧流氮负荷；

所述步骤2)运行过程厌氧消化上清液COD与NH₄⁺-N质量浓度比小于1.0，否则在18～36d范围内适当延长污泥厌氧消化反应器污泥停留时间来降低上清液COD浓度；

所述步骤3)运行过程污泥停留时间的控制通过排除主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器中絮体污泥，持留粒径大于0.15mm的颗粒污泥实现；

所述步骤3)运行过程控制主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器总氮去除率大于50％，出水NH₄⁺-N浓度大于3.0mg/L；

所述步骤4)运行过程控制侧流短程硝化反应器中NH₄⁺-N去除率大于95％，NO₂^--N积累率大于90％；如所述步骤4)运行过程NO₂^--N积累率小于90％时，减少有机物捕获反应器出水进入侧流短程硝化反应器的比例来提高侧流短程硝化反应器进水NH₄⁺-N浓度，或在0.2～1.0mg/L范围内适当降低侧流短程硝化反应器溶解氧浓度；

所述步骤5)运行过程控制主流厌氧氨氧化反应器混合进水中NO₂^--N与NH₄⁺-N质量浓度比为1.2～1.6，COD浓度与NO₃^--N浓度比为1.5～4.0；

所述步骤5)运行过程主流厌氧氨氧化反应器出水NH₄⁺-N超过5mg/L时，提高主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器对NH₄⁺-N的去除率，NO₂^--N超过5mg/L时，降低主流短程硝化/厌氧氨氧化反应器对NH₄⁺-N的去除率，NO₃^--N超过5mg/L时，提高混合进水中城市污水的比例。