[发明专利]一种厌氧氨氧化耦合反硝化除磷的生物滤池及运行方法

权利要求书

1.一种利用厌氧氨氧化耦合反硝化除磷的装置进行同步脱除氮磷的方法，其特征在于，该装置主要由四个生物滤池通过管道相互连接组成；四个生物滤池均为圆柱型，填充滤层高度1200mm；第一滤柱，第二滤柱，第四滤柱内径为150mm，内部装填滤料为陶粒，粒径为3mm，多孔结构适合反硝化聚磷菌生长；第三滤柱内径为250mm，内部装填滤料为沸石，滤料粒径为10mm，适宜厌氧氨氧化菌生长，且不易堵塞；生物滤池由进水管、出水管、颗粒生物滤料、承托层、滤板和曝气设备组成；装置中四个滤池相互独立，分别为厌氧氨氧化菌、亚硝化菌与反硝化聚磷菌提供最适宜的生存环境；

第三生物滤池（3）接出气瓶（105），通过玻璃管（103）相连；第三生物滤池（3）采用法兰堵板，密封法兰堵板（87）中间有孔，中间圆孔处内衬橡胶圈，保证气密性；每个生物滤池配有进水管、出水管，以防水质变化或生物滤池故障时调节工况使用；

污水箱（5）通过第二十五管道（75）、第二十九管道（79）与第一生物滤池（1）相连，管道（79）上设有第二阀门（16）；污水箱（5）通过第二十五管道（75）、第二十六管道（76）、第三十管道（80）与第二生物滤池（2）相连，第二十五管道（75）与第二十六管道（76）相接处设有第一阀门（15）；污水箱（5）通过第二十五管道（75）、第二十六管道（76）、第二十七管道（77）和第一管道（47）与第三生物滤池（3）相连，第一管道（47）上设有第四阀门（19）；污水箱（5）通过第二十五管道（75）、第二十六管道（76）、第二十七管道（77）、第二十八管道（78）和第二管道（48）与第四生物滤池（4）相连，第二管道（48）上设有第五阀门（20）；

第一生物滤池（1）的上部通过第三十管道（81）、第三管道（50）与第二生物滤池（2）的上部相连，第三十一管道（81）上设有第三阀门（17），第三管道（50）上设有第六阀门（22）；第二生物滤池（2）的上部通过第四管道（51）、第五管道（52）与第三生物滤池（3）的上部相连，第四管道（51）上设有第七阀门（23），第五管道（52）上设有第八阀门（24）；第三生物滤池（3）的上部通过第六管道（53）、第七管道（54）与第四生物滤池（4）的上部相连，第六管道（53）上设有第九阀门（25），第七管道（54）上设有第十阀门（26）；

第一生物滤池（1）的下部与第十一管道（61）、第十二管道（62）相连，第十二管道（62）上设有第二十三阀门（42）；第二生物滤池（2）的下部与第十四管道（64）、第十五管道（65）相连，第十五管道（65）上设有第十八阀门（37）和第二十五阀门（44）；第三生物滤池（3）的下部与第十八管道（68）、第十九管道（69）相连，第十九管道（69）上设有第十九阀门（38）；第四生物滤池（4）的下部与第二十二管道（72）、第二十三管道（73）相连，第二十三管道（73）上设有第二十阀门（39）；

第三十六管道（86）、第十一管道（61）、第十三管道（63）、第十六管道（66）、第十七管道（67）、第二十管道（70）、第二十一管道（71）和第二十四管道（74）依次相接，第三十六管道（86）上设有第二十一阀门（40），第十一管道（61）上设有第二十二阀门（41），第十三管道（63）上设有第十二阀门（31），第十六管道（66）上设有第十三阀门（32），第十七管道（67）上设有第十四阀门（33），第二十管道（70）上设有第十五阀门（34），第二十一管道（71）上设有第十六阀门（35），第二十四管道（74）上设有第十七阀门（36）；

第三十一管道（81）通过第八管道（58）与第十三管道（63）相连，第八管道（58）上设有第二十四阀门（43），第四管道（51）通过第九管道（59）与第十七管道（67）相连，第六管道（53）通过第十管道（60）与第二十一管道（71）相连；第八管道（58）、第三十五管道（85）和第三十二管道（82）相连，第三十二管道（82）上设有第二十六阀门（45），第十五管道（65）与第三十四管道（84）、第三十三管道（83）相连，第三十四管道（84）上设有第十一阀门（30）；

每个运行周期由工况一和工况二两种工况交替组合完成，交替时间为12h，工况一时四个滤池的运行状态分别为厌氧、微曝气、厌氧、缺氧；工况二时四个滤池的运行状态分别为缺氧、微曝气、厌氧、厌氧；

工况一和工况二之间的转换通过管道与管道上的阀门控制，方便操作；其处理方法包括以下步骤：

系统启动：打开第二阀门（16）、第十阀门（26）、第十二阀门（31）、第十三阀门（32）、第十四阀门（33）、第十五阀门（34）、第十七阀门（36）和第二十二阀门（41），关闭其余所有阀门；先将第一生物滤池（1）与第四生物滤池（4）分别置于厌氧和缺氧状态，运行12h以后，打开阀门第一阀门（15）、第五阀门（20）、第三阀门（17）、第十二阀门（31）、第十三阀门（32）、第十四阀门（33）、第十五阀门（34）、第十六阀门（35）和第二十一阀门（40），关闭其余所有阀门，将第一生物滤池（1）和第四生物滤池（4）分别置于缺氧和厌氧状态；12h后再交替，24h为一周期；待反硝化除磷运行稳定，再按照工况一、二进行操作；

工况一时，打开第二阀门（16）、第六阀门（22）、第八阀门（24）、第十阀门（26）、第十三阀门（32）、第十五阀门（34）、第十七阀门（36）和第二十二阀门（41）；关闭其余阀门；污水首先自污水箱（5）先后通过第二十五管道（75）、第二十九管道（79）进入第一生物滤池（1），污水自上向下流，流经第一颗粒生物滤料层（88）时，其上附着生长的反硝化聚磷菌在厌氧状态下大量吸收污水中的有机物，转化为体内的能量贮存物，同时进行释磷，此时从第一生物滤池（1）排出的水中有机物浓度大大减少而磷浓度有所增加；第一生物滤池（1）出水先后经第十一管道（61）、第二十四管道（74）、第八管道（58）、第三管道（50）进入第二生物滤池（2），流经第二颗粒生物滤料层（92）时，进一步去除有机物，其上附着的亚硝酸菌将NH⁺₄-N部分氧化为NO₂^--N，调节第二生物滤池（2）内的溶解氧为0.5mg/L，使得氧化NH⁺₄-N的量在60%，第二生物滤池（2）出水再先后通过第十四管道（64）、第十六管道（66）、第九管道（59）、第五管道（52），进入第三生物滤池（3），污水自上向下流，流经第三颗粒生物滤料层（96）时，其上附着生长的厌氧氨氧化菌在厌氧状态下以NO₂^--N为电子受体将NH⁺₄-N氧化为N₂，并产生NO₃^--N，出水主要为NO₃^--N、磷以及剩余NO₂^--N；第三生物滤池（3）出水先后通过第十八管道（68）、第二十管道（70）、第十管道（60）、第七管道（54）进入第四生物滤池（4），污水自上向下流，流经第四颗粒生物滤料层（99）时，其上的反硝化聚磷菌在本工况利用NO₃^--N和NO₂^--N作为电子受体氧化分解其在上一周期为厌氧条件下吸收储存在体内的有机物并产生能量，并从污水中过量地、超出其生理生长需求而摄取第一生物滤池（1）在厌氧环境状态下释放的和污水中带来的正磷酸盐，使得最终出水中的有机物及氮磷营养物达到排放标准；

工况二时，打开第一阀门（15）、第三阀门（17）、第五阀门（20）、第七阀门（23）、第八阀门（24）、第十一阀门（30）、第十八阀门（37）、第十九阀门（38）、第二十阀门（39）、第二十一阀门（40）和第二十四阀门（43）；关闭其余阀门；污水首先由污水箱（5）先后通过第二十五管道（75）、第二十六管道（76）、第二十七管道（77）、第二十八管道（78）、第一管道（48）进入第四生物滤池（4），污水自上向下流，流经第四颗粒生物滤料层（99）时，其上附着生长的反硝化聚磷菌在厌氧状态下大量吸收污水中的有机物，转化为体内的能量贮存物PHB，同时进行释磷，此时从第四生物滤池（4）排出的水中有机物浓度大大减少而磷浓度有所增加；第四生物滤池（4）出水先后经第二十二管道（72）、第三十三管道（83）、三十四管道（84）、第十二管道（62）、第十四管道（64）进入第二生物滤池（2），污水自下向上流，流经第二颗粒生物滤料层（92）时，进一步去除有机物，其上附着的亚硝酸菌将NH⁺₄-N部分氧化为NO₂^--N，调节第二生物滤池（2）内的溶解氧为0.5mg/L，使得氧化NH⁺₄-N的量在60%，第二生物滤池（2）出水先后经第三管道（51）、第四管道（52）进入第三生物滤池（3），污水自上向下流过第三颗粒生物滤料层（96）时，其上附着生长的厌氧氨氧化菌在厌氧状态下以NO₂^--N为电子受体将NH⁺₄-N氧化为N₂，并产生NO₃^--N，此时从第三生物滤池（3）排出的水中主要含有NO₃^--N、磷以及部分剩余NO₂^--N；第三生物滤池（3）出水先后通过第十八管道（68）、第十九管道（69）、第三十五管道（85）、第八管道（58）、第三十一管道（81）进入第一生物滤池（1），污水自上向下流，流经第一颗粒生物滤料层（88）时，其上的反硝化聚磷菌在本工况利用NO₃^--N和NO₂^--N作为电子受体氧化分解其在工况一为厌氧条件下吸收储存在体内的有机物并产生能量，并从污水中过量地、超出其生理生长需求而摄取第四生物滤池（4）在厌氧环境状态下释放的和污水中带来的正磷酸盐，使得最终出水中的有机物及氮磷营养物达到排放标准。