1.一种无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,其特征在于,包括依次相连的厌(缺)氧反应器、好氧反应器、沉淀池和光合藻反应器;
厌(缺)氧反应器包括壳体一、进水管一、进泥管一、出水管一、厌(缺)氧污泥层、搅拌器、回流管一、通气管一和出气管一,厌(缺)氧污泥层设置在壳体一内,所述搅拌器设置在厌(缺)氧污泥层下方,进水管一及进泥管一设置在壳体一下部,出水管一设置在壳体一上部,通气管一及出气管一设置在壳体一顶部,回流管一与进水管一相连;
好氧反应器包括壳体二、好氧污泥层、曝气管一、曝气盘一、出水管二、气体管道增加泵一、进水管二、回流管二、通气管二、出气管二和补气管,好氧污泥层设置在壳体二内,曝气盘一设置在好氧污泥层下方,进水管二及曝气管一设置在壳体二下部,出水管二设置在壳体二上部,通气管二及出气管二设置在壳体二顶部,进水管二与出水管一相连,回流管二与进水管二相连,气体管道增加泵一设置在曝气管一上,气体管道增加泵一与曝气管一之间设有补气管;
沉淀池包括壳体三、进水管三、出水渠、出水管三、排泥泵、出泥管一、通气管三和中心管,出水渠、排泥泵和中心管设置在壳体三内,出水渠位于壳体三上部,排泥泵位于壳体三底部,中心管位于壳体三上部中心处,中心管通过进水管三与出水管二相连,出水管三设置在壳体三上部且与出水渠相连,出泥管一设置在壳体三底部且与排泥泵相连,通气管三设置在壳体三顶部;
光合藻反应器包括壳体四、光合藻层、进水管四、进泥管二、曝气管二、曝气盘二、气体管道增加泵二、出泥管二、出水管四、出气管三、通气管四、回流泵、回流管三和光源,光合藻层设置在壳体四内,曝气盘二设置在光合藻层下方,进泥管二、进水管四、曝气管二及出泥管二设置在壳体四下部,出水管四及出气管三设置在壳体四上部,通气管四设置在壳体四顶部,气体管道增加泵二设置在曝气管二上,曝气管二分别与出气管一及出气管二相连;出气管三与曝气管一相连;回流管三的一端与出水管四相连,回流泵设置在回流管三上,回流管三的另一端与回流管一及回流管二相连;出泥管一分别与进泥管一及进泥管二相连;所述光源设置在壳体四上方;
通气管一、通气管二、通气管三及通气管四汇总到一根通气总管,通气总管上设有排气阀和压力表。
2.根据权利要求1所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,其特征在于,所述厌(缺)氧污泥层含有厌氧污泥和/或缺氧污泥,厌氧污泥、缺氧污泥采用混合污泥先行接种,混合污泥包括市政污泥和河流底泥,市政污泥取自市政污水处理厂,河流底泥取自能明显观察到藻类的湖泊河道,市政污泥和河流底泥的质量比例分别为40%和60%;
所述厌氧污泥、缺氧污泥为悬浮型,经过高通量测序,系统在门水平上的微生物种群及丰度为Proteobacteria(25‑40%)、Planctomycetes(20‑35%)、Firmicutes(5‑15%)、Bacteroidetes(5‑10%),系统在纲水平上的微生物种群及丰度为Alphaproteobacteria(15‑30%)、Planctomycetia(10‑20%)、Gammaproteobacteria(5‑15%)、Saprospirae(1‑
10%)。
3.根据权利要求1所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,其特征在于,所述好氧污泥层含有好氧污泥,好氧污泥采用菌藻混合生态污泥先行接种,菌藻混合生态污泥包括市政污泥、河流底泥和藻类,市政污泥取自市政污水处理厂,河流底泥取自富含藻类的湖泊河道,藻类由小球藻(50%)和栅藻(50%)组成,市政污泥、河流底泥和藻类的质量比例分别为50%、30%和20%;
所述好氧污泥为悬浮型,经过高通量测序,系统在门水平上的主要微生物种群及丰度为Planctomycetes(30‑40%)、Proteobacteria(15‑25%)、Bacteroidetes(5‑15%)、Verrucomicrobia(3‑10%),系统在纲水平上的主要微生物种群及丰度为Planctomycetia(10‑25%)、Alphaproteobacteria(5‑20%)、Betaproteobacteria(5‑15%)、Sphingobacteriia(5‑15%)、Cytophagia(1‑10%)、Verrucomicrobiae(1‑10%)。
4.根据权利要求1所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,其特征在于,所述光合藻层包括光合藻泥、悬挂填料和固定装置,光合藻泥采用光照自行培养,悬挂填料设置在固定装置上,光合藻泥设置在悬挂填料上;
光合藻泥进行微藻测序,系统在纲水平上的藻类为Chlorophyceae,所占比例达到30%以上。
5.根据权利要求1所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,其特征在于,厌(缺)氧反应器的壳体一外形为矩形或圆柱形,设计水力停留时间为4—6h,MLSS为5000—6000mg/3
L;搅拌器设计功率为10—12W/m,变频可调;厌(缺)氧反应器(A)总高度不小于4m;
好氧反应器的水力停留时间为12—16h;好氧污泥层高度不小于2m,好氧反应器总高度不大于4m;MLSS为3000—3500mg/L;气体管道增加泵一变频可调;
沉淀池为竖流沉淀池,采用不完全沉淀,沉淀时间T≤10min;表面负荷为1.8‑2.2m/h;
排泥泵最大回流比为500%,采用变频可调;
光合藻反应器的水力停留时间为18—24h;光照强度为3000lux;光照条件为12h亮、12h暗;悬挂填料采用立体无堵塞PP填料,材料为改性聚丙烯;悬挂填料为片状,正方形,边长尺寸为10—15cm,厚度为2—4mm,悬挂填料边缘为锯齿状;悬挂填料从上到下均匀布置,固定装置的支架之间的间距为20—25cm,上下两层悬挂填料之间的间距为15—20cm;悬挂填料‑布置层数为4—6层;光合藻反应器总高度不大于3m,其中的藻类SOGR为50—60μmolO2mg
1 ‑1
Chla h 。
6.一种无外碳源的污水资源化脱氮除磷方法,其特征在于,利用如权利要求1‑5所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷装置,包括以下步骤:(1)厌(缺)氧反应器正式运行前,采用混合污泥先行接种,混合污泥投加量为厌(缺)氧反应器的1/5到1/4,剩余部分充满待处理的污水,先连续曝气5d,然后停止曝气,连续进水及出水,直至达到要求的污泥浓度后对系统进行高通量测序,在门及纲水平上满足种群及丰度要求开始正常运行;
(2)好氧反应器正式运行前,采用菌藻混合生态污泥先行接种,菌藻混合生态污泥投加量为好氧反应器的1/5到1/4,剩余部分充满待处理的污水,连续进水及出水,连续曝气,直至达到要求的污泥浓度后对系统进行高通量测序,在门及纲水平上满足种群及丰度要求开始正常运行;
(3)光合藻反应器正式运行前,连续进水及出水,保持光照12h,黑暗12h;直至达到要求的藻类SOGR后对系统进行微藻测序,在纲水平上Chlorophyceae所占比例达到30%以上即视为驯化成功,开始正常运行;
(4)进水中包含有机物、氮和磷等污染物,通过进水管一进入厌(缺)氧反应器中,一部分出水经由回流管三、回流泵、回流管一回到厌(缺)氧反应器,沉淀池中的污泥通过排泥泵、出泥管一、进泥管一回到厌(缺)氧反应器,进水、回水和进泥通过搅拌器混合,进水中的有机物、氮和磷被厌(缺)氧污泥层中的厌氧污泥或缺氧污泥分解,分解后,H2、CO、CH4、CO2通过出气管一经过曝气管二、曝气盘二进入光合藻反应器,水中的分解后污染物随出水进入好氧反应器中;
(5)厌(缺)氧反应器的出水进入好氧反应器中,光合藻反应器的出水一部分经由回流管三、回流泵、回流管二回到好氧反应器,进水和回流水中的污染物被好氧污泥层中的好氧污泥分解,分解后,一部分变成H2、CO、CH4、CO2、N2、H3P通过出气管二经过曝气管二、曝气盘二进入光合藻反应器,水中的分解后污染物随出水进入沉淀池中;
(6)好氧反应器的出水进入沉淀池中,废水在沉淀池进行泥水分离,剩余污泥根据控制要求,通过排泥泵和出泥管一向厌(缺)氧反应器和光合藻反应器中回流一定量的污泥;
(7)沉淀池的出水进入光合藻反应器中,废水经过光合藻层被光合藻泥分解,出水直接排放,产生的O2气体,通过出气管四经过曝气管一、曝气盘一进入好氧反应器,藻泥定期排放作为生物质燃料。
7.根据权利要求6所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷方法,其特征在于,当出水达标时,光合藻反应器的出水不回流。
8.根据权利要求6所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷方法,其特征在于,当出水COD不达标时,光合藻反应器的出水管四开启回流,按照以下方式进行调整:①超标10%以内,回流50%,至好氧反应器;
②超标10%—25%,回流100%,至好氧反应器;
③超标26%—50%,回流200%,100%至好氧反应器,100%至厌(缺)氧反应器;
④超标50%以上,回流300%,至厌(缺)氧反应器;
当出水N不达标时,光合藻反应器的出水管四开启回流,按照以下方式进行调整:
1)超标10%以内,回流50%,至厌(缺)氧反应器;
2)超标10%—25%,回流100%,至厌(缺)氧反应器;
3)超标26%—50%,回流200%,至厌(缺)氧反应器;
4)超标50%以上,回流300%,至厌(缺)氧反应器;
当出水P不达标时,沉淀池的出泥管一开启回流,按照以下方式进行调整:
a、超标20%以内,回流50%,至厌(缺)氧反应器;
b、超标20%—50%,回流100%,至厌(缺)氧反应器;
c、超标50%以上,回流200%,150%回流至厌(缺)氧反应器,50%回流至光合藻反应器;
当出水COD和N同时不达标时,按照N不达标方案调整;当出水COD和P同时不达标时,按照P不达标方案调整;当出水N和P同时不达标时,按照N不达标方案和P不达标方案同时调整。
9.根据权利要求6所述的无外碳源的污水资源化脱氮除磷方法,其特征在于,当压力表超过1.0MPa时,自动开启排气阀,排除系统的气体。