本发明涉及生活污水及畜牧业废水处理技术领域，具体涉及一种节能降耗序批式活性污泥处理工艺及装置。
背景技术：
厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺因其具有较好的脱氮除磷效果而被广泛应用于城市污水处理过程中。但运行成本高、能耗大仍然是城市污水处理厂面临的一个问题。因此研究新型节能降耗A2/O工艺，对于降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO2-的进一步硝化，然后直接进行反硝化。短程硝化反硝化的优越性在于：缩短了反应历程，增大了硝化和反硝化速率；缩短水力停留时间，减小反应器体积；短程硝化的需氧量减少了25％，降低了能耗；能有效地节省40％作为氢供体的碳源；减少了剩余污泥排放量。
由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的缺氧/有氧交替环境，因而在工艺上往往合并。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus removing bacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量，而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。
中国发明专利《一体式节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺》201010128890.6中，使用了改良的A2/O工艺，即厌氧-好氧-好氧-缺氧-缺氧-缺氧工艺进行了短程硝化同步反硝化除磷，但仍然存在以下不足：占地面积大，亚硝酸盐积累率不高，能耗高，且不能有效脱氮除磷。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种节能降耗序批式活性污泥处理工艺及装置，通过投加金属载体，来促进亚硝酸盐的积累，实现了短程硝化反硝化，最终达到节能降耗的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种节能降耗序批式活性污泥处理装置，包括SBR反应器、溶解氧DO自控仪、搅拌器、金属载体床和曝气装置组成；SBR反应器内底部设有曝气装置，SBR反应器的好氧区中安装有金属载体床，所述金属载体床由经过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住，SBR反应器内上方设有溶解氧DO自控仪、搅拌器，所述曝气装置采用砂条曝气。
本发明还提供了一种节能降耗序批式活性污泥处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过时间间歇设置好氧段、缺氧段和厌氧段；
S2、启动SBR系统，通过DO自控仪进行微氧控制，协同金属载体床实现短程硝化，累积亚硝酸盐；
S3、含亚硝酸盐的水在缺氧阶段实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷，同时缺氧阶段水进入好氧阶段，去除多余氨氮和磷。
本发明具有以下有益效果：
采用廉价的铁刨花作为金属载体，与序批式活性污泥装置构成耦合工艺，从而提供一种高效节能的去除水中氮磷和有机污染物的装置，保证了短程硝化和以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷同步高效进行，提高脱氮除磷速率；在保证出水安全和出水水质的前提下，大幅度提高污水处理效率，有效节省基建投资和运行成本，减少占地面积，适用于分散式生活及畜牧业高氮磷废水处理。
附图说明
图1为本发明实施例一种节能降耗序批式活性污泥处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种节能降耗序批式活性污泥处理装置，包括SBR反应器1、溶解氧DO自控仪2、搅拌器3、金属载体床4和曝气装置5组成；SBR反应器1内底部设有曝气装置5，SBR反应器1的好氧区中安装有金属载体床4，所述金属载体床4由经过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住，SBR反应器1内上方设有溶解氧DO自控仪2、搅拌器3，所述曝气装置5采用砂条曝气。
本发明还提供了一种节能降耗序批式活性污泥处理工艺，包括如下步骤：
S1、通过时间间歇设置好氧段、缺氧段和厌氧段；
S2、启动SBR系统，通过DO自控仪进行微氧控制，协同金属载体床实现短程硝化，累积亚硝酸盐；
S3、含亚硝酸盐的水在缺氧阶段实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷，同时缺氧阶段水进入好氧阶段，去除多余氨氮和磷。
上述工艺实施过程为进水搅拌(厌氧)1h，曝气(好氧)4h，停曝搅拌(缺氧)2h，沉淀排泥1h，排水1h。
经检测，本具体实施至少具有以下有益效果：
1)曝气量减少；
2)提升温度的动力消耗减少：根据热力学计算公式，1吨水升温1℃耗电1.16度。按照耦合工艺的常温处理条件25℃以及传统短程硝化反硝化工艺的处理条件30℃，以1万吨水计，仅升温动力消耗就节省6万度电；
3)污泥产量降低。短程硝化反硝化在硝化过程中可少产泥24-33％，在反硝化过程中可少产泥50％。实验室实验结果显示，生物铁污泥中无机质占到污泥量的25％左右；
4)反应速率的提高。
5)对污泥系统的改善：生物铁活性污泥中含有大量Fe(OH)2和Fe(OH)3絮状物，良好的沉淀性能使得生物铁活性污泥与普通活性污泥相比，不易引发污泥膨胀，从而使该工艺在预防活性污泥膨胀方面有一定优越性。
6)从设备装置减少占地面积，工艺节省曝气量、减少反硝化碳源等经济方面适合于中小型畜禽养殖业废水，尤其对于东北三省及内蒙古地区的农业发展地区。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。