本发明涉及了利用污泥发酵物在sbr中实现污水短程硝化反硝化的方法和装置的优化控制，属于城市污水处理以及污泥生化处理领域。本工艺适用于低c/n城市生活污水的强化深度脱氮。
背景技术：
生物脱氮技术被广泛地应用于城市生活污水处理厂。然而城市污水碳源不足的问题限制了传统生物脱氮工艺的应用。同时污水处理厂不可避免会产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处理处置也是一大难题。剩余污泥是污水生物处理过程中产生的物质，主要有机成分是蛋白质、碳水化合物和脂肪。剩余污泥厌氧发酵技术能产生大量短链脂肪酸，可以作为生物脱氮过程中的优质碳源，同时实现污泥减量化处理。开发剩余污泥内碳源可以将发酵液和污泥分离选择利用发酵液，也可以直接利用其污泥发酵混合物。考虑到运行成本等实际问题，只利用污泥发酵上清液成本太高，可以选择利用剩余污泥发酵混合物。
硝化细菌是一类化能营养型细菌，主要包括氨氧化细菌(aob)和亚硝酸盐氧化细菌(nob)两类，分别将氨氮转化为亚硝态氮，将亚硝态氮转化为硝态氮，其在生活污水生物脱氮过程中发挥着不可替代的作用。短程脱氮技术是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，而后直接进行反硝化，进而实现节能降耗的目的。短程硝化是短程脱氮技术的关键，而实现短程硝化的关键在于实现aob的富集以及nob的抑制和淘洗。
利用污泥发酵物在sbr中实现污水短程硝化反硝化的方法和装置，以剩余污泥和城市污水为研究对象，利用污泥发酵物对硝化细菌(aob和nob)抑制能力的不同达到淘洗nob的作用，通过序批式反应器sbr的短程硝化，缺氧反硝化进行有机物和氮的去除从而实现了深度脱氮，提高了系统的总氮去除率。利用污水厂自身排放的污泥作为碳源，在提高脱氮效率的同时节省了外加碳源的费用；利用污泥发酵混合物省略了污泥和发酵液分离的过程，节约成本，同时实现了污泥减量化处理。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提出一种利用污泥发酵物在sbr中实现污水短程硝化反硝化的方法和装置，将剩余污泥发酵混合物泵入处理低c/n生活污水的序批式反应器sbr中，污泥发酵物的投加使得亚硝酸盐氧化菌的活性得以抑制，使得在好氧阶段氨氮转化为亚硝态氮，再进入缺氧搅拌，进行反硝化，将亚硝态氮去除，从而达到深度脱氮的目的。
本发明通过以下技术方案来实现：
(1)剩余污泥发酵罐的启动：剩余污泥发酵罐(2)为半连续反应器，接种污泥为城市污水处理厂二沉池排泥，污泥停留时间srt在6～20天，控制ph在9～10；根据srt每天排放剩余污泥发酵混合物至发酵混合物储存罐(9)并加入等体积新鲜剩余污泥至剩余污泥发酵罐(2)；
(2)序批式反应器sbr的启动：以全程硝化污泥作为接种污泥注入序批式反应器sbr(13)，以实际城市生活污水为原水注入生活污水水箱(8)，通过第三蠕动泵即进水泵(10)打入序批式反应器sbr(13)，同时污泥发酵混合物通过第二蠕动泵(11)打入序批式反应器sbr(13)，每天运行2～4个周期，排水比维持在50～80％，每个周期包括进水，厌氧搅拌，曝气，缺氧搅拌，沉淀，排水，在上述条件下运行反应器。
序批式反应器sbr：
i进水、发酵混合物设定进水量为反应器有效体积的1/2～4/5，进发酵混合物量为进水体积的1/50～1/10，两者均通过时控开关控制，系统启动后，污水水箱(8)中的污水通过进水泵(10)进入序批式反应器sbr(13)，进水过程中，剩余污泥发酵罐(2)中的发酵混合物通过第二蠕动泵(11)进入sbr(13)；
ii厌氧搅拌进水完毕后进入厌氧搅拌阶段，设定搅拌时间为3～3.5h；
iii曝气开启空压机(16)，向序批式反应器sbr(13)提供氧气，将进水中的氨氮转化为氧化态氮；通过实时控制装置维持溶解氧do在1～4mg/l，并监测ph，设定曝气时间在1～3h且氨谷点出现前(氨谷点是指ph值先下降后上升的拐点)；
iv缺氧搅拌设定搅拌时间2～5h；
vi沉淀排水设定沉淀时间1～2h，泥水分离之后排水，排水比为50％～80％。
综上所述，本发明提供一种利用污泥发酵物在sbr中实现污水短程硝化反硝化的方法和装置，以剩余污泥和城市污水为研究对象，利用污泥发酵物对硝化细菌(aob和nob)抑制能力的不同达到淘洗nob的作用，从而通过序批式反应器sbr的短程硝化反硝化、缺氧反硝化进行有机物和氮的去除实现了深度脱氮，提高了系统总氮去除率。利用污水厂自身排放的污泥作为碳源，在提高脱氮效率的同时节省了外加碳源的费用；利用污泥发酵混合物省略了污泥和发酵液分离的过程，节约成本，同时实现了污泥减量化处理。
附图说明：
图1为本发明装置的结构示意图
图中：1——第一蠕动泵；2——剩余污泥发酵罐；3——第一搅拌器；4——温度控制器；5——第一ph控制器；6——过程控制器；7——计算机；8——污水水箱；9——发酵混合物储存罐；10——第三蠕动泵；11——第二蠕动泵；12——第一溶解氧控制器；13——序批式反应器sbr；14——第二ph控制器；15——第二搅拌器；16——空压机；
图2为序批式反应器sbr的运行方式。
具体实施方式
结合附图和实例对本申请专利进一步说明：如图1所示，本发明包括剩余污泥发酵罐、污泥发酵混合物储存罐、污水水箱、序批式反应器sbr。四个装置的有效体积分别是5l、3l、30l、12l，其中剩余污泥发酵罐、污泥发酵混合物储存罐和序批式反应器sbr由有机玻璃制成。
该装置包括剩余污泥通过第一泵蠕动泵(1)泵入剩余污泥发酵罐(2)，剩余污泥发酵罐(2)内安装第一搅拌器(3)、温度控制装置(4)、第一ph控制器(5)；剩余污泥发酵罐(2)与发酵混合物储存罐(9)连接，发酵混合物储存罐(9)通过第二蠕动泵(11)与序批式反应器sbr(13)连接；生活污水水箱(8)通过第三蠕动泵即进水泵(10)与序批式反应器sbr(13)连接。序批式反应器sbr(13)中安装第二搅拌器(15)、第一溶解氧控制器(12)和第二ph控制器(14)；序批式反应器sbr(13)中的曝气头与空压机(16)连接。另外，设置与计算机(7)相连的过程控制器(6)，用以控制第一蠕动泵(1)、第二蠕动泵(11)、第三蠕动泵(10)、第一搅拌器(3)、第二搅拌器(15)、温度控制器(4)、第一ph控制器(5)、第二ph控制器(14)、空压机(16)。
具体实例中使用的城市生活污水取自北京市某家属区的化粪池，其中化学需氧量cod在180～200mg/l，nh4+-n的浓度在60～70mg/l，其c/n在2～4，自身碳源无法满足深度脱氮的目的。
具体实施过程如下：
剩余污泥发酵罐为半连续反应器，接种污泥浓度mlss在7500～8000mg/l，污泥停留时间srt在6天，控制ph在10±0.2，温度在30±2℃。根据srt每天排放833ml剩余污泥发酵混合物(fm)至发酵混合物储存罐，并加入833ml的新鲜剩余污泥至剩余污泥发酵罐。污泥发酵物采用城市污水处理厂排出的剩余污泥在ph在9～10、污泥浓度在7500～8000mg/l、温度在30±2℃、停留时间为6～20天的条件下发酵产生的物质。
污泥发酵混合物中的主要指标如下：污泥发酵物污泥浓度mlss在4500～5500mg/l，scod为3380±420mg/l，scfas为1221±40mgcod/l，nh4+-n为198±20mg/l。
序批式反应器sbr的启动：以全程硝化污泥作为接种污泥注入序批式反应器sbr(13)，以实际城市生活污水为原水注入生活污水水箱(8)，通过第三蠕动泵即进水泵(10)打入序批式反应器sbr(13)，同时污泥发酵混合物通过第二蠕动泵(11)打入序批式反应器sbr(13)，每天运行2个周期，排水比维持在50～80％，每个周期包括进水，厌氧搅拌，曝气，缺氧搅拌，沉淀，排水，在上述条件下运行反应器。
序批式反应器sbr：
i进水、发酵混合物进水量为反应器有效体积的54％，即6.5l。进发酵混合物量为进水体积的1/18.6，即350ml，两者均通过时控开关控制，系统启动后，原水水箱中的污水通过进水泵进入序批式反应器sbr，进水过程中，发酵混合物储存罐中的发酵混合物通过蠕动泵进入sbr；
ii厌氧搅拌进水完毕后进入厌氧搅拌阶段，设定搅拌时间为3h；
iii曝气通过实时控制装置维持溶解氧do在1～3mg/l，并监测ph，设定曝气时间在3.25h(氨谷点出现前)，nh4+-n在实时控制和投加污泥发酵物共同作用下发生同步短程硝化反硝化，同时将曝气时间控制在氨谷点出现前可实现nh4+-n的短程硝化；
iv缺氧搅拌设定搅拌时间4.5h，延时缺氧可以保证将曝气时产生的no2--n通过反硝化去除；
v沉淀排水设定沉淀时间1h，泥水分离之后排水，排入中间水箱，排水比为57％。
实验结果表明：运行稳定后，出水中cod浓度为30～43mg/l，nh4+-n浓度为0.2～2.5mg/l，亚硝积累率可达到99％以上，tn去除率为85～90％。