【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，尤其是涉及一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统与方法。
技术介绍
1、我国城市污水具有典型低碳氮比特征，总氮达标排放常依赖于外部碳源投加，运行成本高，碳排放量大。新型短流程脱氮工艺，如厌氧氨氧化，可大幅降低曝气能耗和碳源消耗，以及减少污泥产量，为城市污水处理减污降碳协同增效提供了重要路径。然而，短程硝化的稳定运行是主流城市污水厌氧氨氧化工程应用的技术瓶颈。
2、短程硝化过程是指将氨氮(nh4+-n)的氧化控制在亚硝态氮(no2-)，防止进一步转化为硝态氮(no3-)，以此为厌氧氨氧化菌提供关键底物。氨氧化菌(ammonia oxidizingbacteria，aob)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria，nob)是控制短程硝化过程中涉及的两类核心竞争微生物，短程硝化的稳定运行关键在于实现aob的富集及nob的淘汰。目前，抑制nob代谢与生长的方法可分为三类：1)优化运行策略，包括控制温度、溶解氧和污泥龄等；2)添加抑制性物质，包括游离氨、游离亚硝酸、硫化物、羟胺和超声波等；3)生物强化及选择性淘洗，包括接种氨氧化菌或厌氧氨氧化菌。值得注意的是，羟胺是氨氧化为亚硝酸过程的关键中间产物，添加少量羟胺可以促进氨单加氧酶和羟胺氧化酶活性，已经被用于维持低基质城市污水短程硝化工艺的稳定。然而，羟胺对nob的抑制为可逆性抑制，为了维持nob长期抑制效果，需要持续投加羟胺，这不仅增加污水处理厂的运行成本，而且对亚硝化和硝化过程都会带来较强的不可逆性，还可能造成毒素
3、光能是一种电磁辐射，由热物体发射的光子组成。人类所需的大部分能量直接或间接来自太阳，而太阳能作为一种最广泛的可再生能源，已作为一种辅助工艺广泛应用于水处理。诸多研究表明，aob与nob具有光敏性且nob对光的敏感程度高于aob，光照可选择抑制nob活性。此外，光调控短程硝化策略不涉及添加化学抑制剂，减少工艺运行复杂度，具有高效绿色、节能低碳的特点。因此，光照为实现短程硝化提供了新思路，有助于提升城市污水短程硝化稳定性，对短程硝化工艺发展与应用具有重要意义。
4、对比专利cn202210727287.2提供一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，涉及到通过控制光照时间及光照强度，可实现反应器好氧-缺氧交替环境，在运行良好时处理系统无需曝气即能顺利实现氮磷的去除。对比专利cn201910264789.4提供一种利用生物强化技术联合实时控制快速实现城市生活污水稳定短程硝化的方法和装置，处理高氨氮废水的反应器第一序批式反应器中通过通过游离氨(fa)和实时控制实现短程硝化，每周期排出短程硝化污泥储存，第二序批式反应器中进行有机物和氮的去除，在缺氧段投加短程消化污泥进行生物强化并且通过长时间的缺氧联合实时控制使得aob在反应器中迅速富集，抑制nob，达到快速实现稳定短程硝化进行深度脱氮的目的。但现有专利中工艺设置复杂，额外需要曝气处理，能耗高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决城市污水短程硝化难以实现长期稳定维持的问题而提供一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统与方法，适用于城市污水处理。本专利技术的特点是以低污泥浓度运行短程硝化反应器，利用自然光或发光二级管向该反应器施加一定强度光照，并根据实际运行情况调整光照强度，可选择性抑制亚硝酸盐氧化菌增殖，不影响氨氧化菌富集生长，从而实现亚硝酸盐的积累，获得长期高度稳定的城市污水短程硝化工艺。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，包括进水箱、序批式反应器、光源和出水箱，
4、所述序批式反应器一端通过管道与进水箱相连，所述序批式反应器另一端通过管道与出水箱相连，所述序批式反应器内设有光源，
5、所述进水箱用于将城市污水通入序批式反应器内，所述序批式反应器用于城市污水短程硝化，所述光源用于为序批式反应器提供光照，通过一定强度光照维持城市污水短程硝化工艺的稳定性。
6、进一步地，对光源与序批式反应器的相对位置无特殊要求。
7、进一步地，所述系统还包括在线监测设备和显示器，所述在线监测设备一端与序批式反应器相连，所述在线监测设备另一端与显示器相连。
8、上述更进一步地，所述在线监测设备内设有显示器接口，所述显示器通过显示器接口与在线监测设备相连。
9、上述更进一步地，所述序批式反应器内设有ph探测仪和溶解氧(do)探测仪，所述ph探测仪和溶解氧探测仪底端插入序批式反应器内，所述ph探测仪和溶解氧探测仪顶端与在线监测设备相连，所述在线监测设备用于监测序批式反应器的ph和do。
10、上述更进一步地，所述ph探测仪和溶解氧探测仪的探头处设有温度传感器，所述温度传感器与在线监测设备相连，所述温度传感器用于同步监测序批式反应器内的温度。进一步地，所述序批式反应器内设有搅拌器，所述搅拌器用于加强传质。
11、进一步地，所述序批式反应器与进水箱相连的管道上设有进水泵，所述进水泵用于将城市污水从进水箱泵入序批式反应器内。
12、进一步地，所述序批式反应器与出水箱相连的管道上设有出水泵，所述出水泵用于将序批式反应器的出水泵入出水箱。
13、此外，本专利技术还提供一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，采用上述的系统进行，具体步骤如下：
14、s1、在序批式反应器内接种污泥；
15、s2、将低浓度城市污水通过进水箱通入序批式反应器中，并开启搅拌器搅拌；
16、s3、开启光源对序批式反应器施加光照，进行好氧反应；
17、s4、通过在线监测设备与ph探测仪和溶解氧探测仪联动，实时监测序批式反应器中ph值和do浓度；
18、s5、定时取样并测量序批式反应器中氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐浓度，待城市污水中氨氮全部转化为亚硝酸盐，沉淀后进入排水阶段；
19、s6、排水结束后，向序批式反应器中泵入城市污水，循环上述步骤，每天运行1-2个周期。
20、进一步地，步骤s1中，反应过程中序批式反应器内污泥浓度≤800～1000mg mlss/l，所述污泥内含有氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌，光照使短程硝化工艺更稳定。
21、进一步地，步骤s2中，所述城市污水的氨氮浓度为20～70mg/l。
22、进一步地，步骤s2中，所述搅拌转速为100～150rpm，低速搅拌使反应更均匀。工业生产可根据搅拌半径和反应器大小确定即可。
23、进一步地，步骤s3中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，包括进水箱(1)、序批式反应器(2)、光源(3)和出水箱(4)，
2.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述系统还包括在线监测设备(5)和显示器(6)，所述在线监测设备(5)一端与序批式反应器(2)相连，所述在线监测设备(5)另一端与显示器(6)相连。
3.根据权利要求2所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述序批式反应器(2)内设有pH探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)，所述pH探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)底端插入序批式反应器(2)内，所述pH探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)顶端与在线监测设备(5)相连，所述在线监测设备(5)用于监测序批式反应器(2)的pH和DO；
4.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述序批式反应器(2)内设有搅拌器(8)，所述搅拌器(8)用于加强传质。
5.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工
6.一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一所述的系统进行，具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，其特征在于，步骤S1中，反应过程中序批式反应器(2)内污泥浓度≤800～1000mg MLSS/L，所述污泥内含有氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌。
8.根据权利要求6所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，其特征在于，步骤S2中，所述城市污水的氨氮浓度为20～70mg/L。
9.根据权利要求6所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，其特征在于，步骤S3中，所述序批式反应器(2)内光照强度为50～360μW/cm2；
10.根据权利要求6所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的方法，其特征在于，步骤S5中，定时取样并测量序批式反应器(2)中氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐浓度，待城市污水中氨氮全部转化为亚硝酸盐后，关闭搅拌器(8)和光源(3)；
...【技术特征摘要】
1.一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，包括进水箱(1)、序批式反应器(2)、光源(3)和出水箱(4)，
2.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述系统还包括在线监测设备(5)和显示器(6)，所述在线监测设备(5)一端与序批式反应器(2)相连，所述在线监测设备(5)另一端与显示器(6)相连。
3.根据权利要求2所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述序批式反应器(2)内设有ph探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)，所述ph探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)底端插入序批式反应器(2)内，所述ph探测仪(9)和溶解氧探测仪(10)顶端与在线监测设备(5)相连，所述在线监测设备(5)用于监测序批式反应器(2)的ph和do；
4.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述序批式反应器(2)内设有搅拌器(8)，所述搅拌器(8)用于加强传质。
5.根据权利要求1所述的一种光调控实现城市污水短程硝化工艺稳定运行的系统，其特征在于，所述序批式反应器(2)与...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚宜，冮沁彦，汪涵，韩梦欣，周明达，李佳，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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