固定床SBR与UASB组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法

本发明涉及固定床sbr与uasb组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法，属于污水污泥生物处理领域，适用于高氨氮废水的深度脱氮，具有节能降耗的优势。

背景技术：

1、对于污泥的处置问题，新建的污水处理厂必须有明确的污泥处置途径，常用的方法有热水解、厌氧消化、好氧发酵、干化等方式对其进行无害化处理。

2、但单独处理污泥热水解消化液存在缺少碱度，需要大量外加碳源，处理效率较低的特点，而城市生活污水中存在大量生物易降解碳源，将污泥热水解消化液与城市生活污水进行协同处理，不仅可以降低体系中有害物质浓度，调节系统ph，城市生活污水既可以补充污泥热水解消化液所缺少的可利用碳源，又能提供一定氨氮，大大提高了脱氮效率，实现两者协同脱氮。

3、对于高氨氮水质的处理，全程硝化反硝化工艺依然是主流工艺，但是要实现全程硝化需要消耗大量的曝气能耗，实现全程反硝化需要额外投加大量有机碳源，大大增加了成本，污泥产量高，难以达到目前污水处理过程对“节能降耗、经济高效”的需求。同步硝化反硝化耦合厌氧氨氧化工艺作为一种新兴工艺，在同一个反应器通过短程硝化-厌氧氨氧化与反硝化的协同作用达到高效去除有机物与氨氮的效果，且大大减少了曝气能耗。对于污泥消化液等这类高氨氮废水短程硝化较易实现并且维持，这也为同步短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化技术实现提供了良好的条件。短程反硝化耦合厌氧氨氧化将传统全程反硝化过程控制在亚硝态氮积累阶段，氨氮和亚硝态氮被厌氧氨氧化细菌同时去除，此过程及系统中的硝态氮又可被反硝化细菌原位还原，继续提供亚硝态氮底物，形成一个闭环，获得良好的脱氮效果。由于污泥热水解消化液中含有较多的抑制及毒害成分，使得厌氧氨氧化菌持留产生一定阻碍，采用固定床聚氨酯海绵填料，持留并富集厌氧氨氧化菌，提高厌氧氨氧化在该系统中的贡献率，更加节能降耗。

技术实现思路

1、固定床sbr与uasb组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法，即污泥热水解消化液首先进同步短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化固定床生物膜反应器(spnad-sbbr)，该反应器采用两级缺氧/好氧(a/o)方式运行，其中以缺氧1.5h/好氧3h/缺氧1.5h/好氧3h方式运行。先进行缺氧搅拌，反应器内上周期剩余的亚硝态氮和硝态氮利用进水中充足的有机物通过反硝化得到高效去除。再对反应器进行低氧曝气，部分氨氮通过短程硝化作用转化为亚硝态氮，反应器内充足的氨氮与亚硝态氮底物为厌氧氨氧化反应的发生提供了良好的环境。厌氧氨氧化产生的硝态氮又可利用原水中经缺氧段处理后剩余的有机物实现短程反硝化，为厌氧氨氧化进一步提供亚硝态氮底物，从而在第一个反应器中较好地实现同步短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化，实现氮素的有效去除。由于厌氧氨氧化菌的持留与富集一直是厌氧氨氧化技术的难点所在，在污水水质复杂且有毒有害抑制成分较多的情况下，厌氧氨氧化的持留问题显得更加关键。针对此问题，向反应器中添加聚氨酯海绵填料，并用铁架固定于sbr反应器中，用以持留并富集厌氧氨氧化菌，提高脱氮效率。系统采用两段进水模式，第一段a/o阶段的缺氧段进水一部分污泥热水解消化液于spnad反应器中，在第二段a/o的缺氧段进一部分城市生活污水来补充氨氮和可利用有机碳源，强化后部分同步硝化反硝化耦合厌氧氨氧化反应，达到深度脱氮目的。sbr出水经过中间水箱与城市生活污水混合进入短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(pd/a-uasb)中进行深度处理，去除sbr出水中剩余的氨氮和硝氮。此发明无需外加碳源，对两种水质进行协同处理。

2、本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、固定床sbr与uasb组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法，其特征在于，该装置包括污泥热水解消化液进水箱(1)、spnad-sbbr反应器(2)、中间水箱(3)、城市生活污水储存罐(4)、pd/a-uasb反应器(5)、出水水箱(6)。

4、原水水箱设有溢流管(1.1)和出水口(1.2)，所述spnad-sbbr反应器(2)设有第一进水蠕动泵(2.1)、搅拌器(2.2)、气体流量计(2.3)、空气压缩机(2.4)、ph/do实时监测装置(2.5)，曝气盘(2.6)、填料固定架(2.7)、聚氨酯海绵填料(2.8)、溶解氧探头(2.9)、ph探头(2.10)、第一进水口(2.11)、第一出水口(2.12)、第一出水蠕动泵(2.13)；第二进水口(2.14)、所述中间水箱设有溢流管(3.2)、出水口(3.3)、第一进水蠕动泵(3.4)，所述城市生活污水储存罐(4)、第一进水口(4.1)、第一进水蠕动泵(4.2)、第二进水口(4.3)、第二进水蠕动泵(4.4)；所述pd/a-uasb反应器(5)设有第一进水口(5.1)，第二进水口(5.2)，下部回流口(5.3)、上部回流口(5.4)、回流蠕动泵(5.5)、出水口(5.6)，出水水箱(6)设有进水口(6.1)、溢流口(6.2)。

5、原水水箱(1)通过第一进水蠕动泵(2.1)与spnad-sbbr反应器第一进水口(2.11)相连；spnad-sbbr反应器第一出水口(2.12)通过第一出水蠕动泵(2.13)与中间水箱(3)相连；空气经过空气压缩机(2.4)、气体流量计(2.3)最终通过设置在spnad-sbbr反应器(2)底部的曝气盘(2.6)通入sbr反应器(2)中，城市生活污水储存罐(4)通过第一进水蠕动泵(4.2)与污泥热水解消化液原水水箱(1)通过第一进水蠕动泵(2.1)一同进入spnad-sbbr(2)反应器。中间水箱(3)通过第一进水蠕动泵(3.4)和厨余垃圾消化液进水箱(4)通过第二进水蠕动泵(4.4)一同进入pd/a-uasb(5)中，uasb反应器出水口(5.6)与出水水箱(6)相连。

6、固定床sbr与uasb组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法，其特征包括以下步骤：

7、1)活性污泥接种：接种污泥由两部分组成，一部分为污水处理厂污泥浓度为8500mg/l～9000mg/l，进水nh4+-n＝150～200mg/l、cod＝350～450mg/l，总氮去除率在90％以上的短程硝化耦合厌氧氨氧化的污泥。另一部分为污水处理厂污泥浓度为2500～3000mg/l的二沉池回流污泥，将pn/a污泥与二沉池回流污泥以体积比为2：1的比例投加进入spnad/sbbr反应器中，使得混合后反应器中污泥浓度为3000～4000mg/l,将pn/a污泥投入pd/a-uasb，使得混合后反应器中污泥浓度为2000～3000mg/l。

8、2)spnad-sbbr反应器的运行：进水为实际污水处理厂污泥热水解预处理系统产生的污泥热水解消化液，水质特点为nh4+-n＝2500～3000mg/l、cod＝3000～3500mg/l。此反应器以两级a/o(缺氧/好氧)方式运行，其中缺氧1.5h/好氧3h/缺氧1.5h/好氧3h，一个周期为10h，每天运行两个周期，其余时间闲置。即下述方式：打开第一进水蠕动泵(2.1)，通过第一进水口(2.11)将污泥热水解消化液泵入spnad反应器(2)中，进水时间为2分钟；启动第一搅拌器(2.2)，反应器进入缺氧搅拌阶段，设定缺氧搅拌时间为1.5小时，保证泥水混合完全，充分利用污泥热水解消化液中的可利用有机物反应上阶段剩余的亚硝态氮和硝态氮；缺氧搅拌结束后，启动由气体流量计(2.3)、空气压缩机(2.4)、曝气盘(2.6)组成的微氧曝气系统，使废水在spnad反应器(2)中进行同步短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化反应，通过监测ph/do实时监测装置(2.5)使do维持在0.2～0.4mg/l范围内，预定第一个好氧段和第二个好氧段低氧曝气时间均为3h，反应结束沉淀46分钟使得泥水充分分离，打开第一出水口(2.12)，将上清液排入sbr出水箱(3)，排水时间为2分钟，排水比为20％，闲置时间为10分钟，系统不主动排泥，且温度控制在27±1.0℃。

9、

10、3)pd/a-uasb反应器运行：打开第三进水蠕动泵(3.4)将中间水箱(3)的sbr出水泵入pd/a反应器(5)中，同时根据spnad-sbbr(2)出水情况通过第五进水蠕动泵(4.4)从城市生活污水储存罐(4)向pd/a(5)反应器中通入城市生活污水使得pd/a-uasb系统中cod浓度维持250～300mg/l来补充所缺少碳源。此反应器以缺氧的方式运行，系统采用连续进水的模式回流比为500％，以室温运行，水力停留时间(hrt)为3.57～4.5h,出水排放，完成整个系统的深度脱氮。

11、本发明所涉及的固定床sbr与uasb组合工艺处理污泥热水解消化液与城市污水的装置与方法，具有下列优点:

12、(1)针对厌氧氨氧化颗粒污泥在污泥热水解消化液系统中难以持留的问题，在前端sbr系统中加入聚氨酯海绵填料，海绵空隙较好的将厌氧氨氧化菌固定在其上，大大提高了系统脱氮效率。

13、(2)本发明采用两级a/o(厌氧-好氧-厌氧-好氧)方式运行，相比一段式a/o运行模式，大大节省了曝气能耗，同时更利于短程硝化的维持。

14、(3)相比于常见碳源如价格成本较高的乙酸钠、易燃易爆的甲醇，易引起细菌大量繁殖和污泥膨胀的葡萄糖等，城市生活污水中大部分为可利用碳源，可生化性较好，不仅可以弥补污泥热水解消化液中大部分为不可利用碳源的短板，还可以提供一部分氨氮，达到协同处理的目的。

15、(4)采用分段进水模式，城市污水分阶段分别进入spnad-sbbr反应器和pd/a-uasb反应器中，最大限度利用了两种水质特点，菌群协同，提高处理效率。