本发明属于污水生物处理，具体涉及一种用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级缺氧/好氧(anoxic/oxic，a/o)装置及脱氮方法。该装置以短程反硝化/厌氧氨氧化(pd/a)耦合生物膜原位发酵技术，实现农村污水的稳定低耗脱氮，具有无需外碳源投加、经济高效且运行稳定等优点，适用于农村污水处理设施等。
背景技术：
1、目前农村污水处理设施具有规模小、分散广、数量多、工艺杂等特点，同时日常运行受水量和运维等因素的制约，其运行稳定性较差且运行效果不理想。
2、厌氧氨氧化技术是一种高效、经济和节能的生物脱氮技术，具良好的应用前景和商业价值。与传统生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化自养脱氮的优势包括减少50％的曝气量、80％的温室气体排放量和65％的污泥产量等，在污水处理降低能耗、药耗和碳足迹方面具有巨大的应用潜力。当前，众多研究表明短程反硝化途径具有反应速率快、反应效果好、亚硝产生稳定等优点，其与厌氧氨氧化相结合的pd/a技术为低碳源污水的稳定低耗脱氮提供了可能。然而，目前的农村污水处理技术无法满足农村污水处理对于低碳化的需求，这使得以pd/a技术为基础研发适用于农村污水处理的低碳脱氮技术具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是利用pd/a耦合生物膜原位发酵技术来实现农村污水的稳定低耗脱氮，进而提出了一种用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置及脱氮方法。该方法将污水依次经过缺氧固定床生物膜反应区(缺氧fbbr)和好氧移动床生物膜反应区(好氧mbbr)，利用缺氧fbbr内的短程反硝化/厌氧氨氧化作用进行生物脱氮，并耦合生物膜原位发酵作用为短程反硝化作用提供电子供体，将硝氮部分还原为亚硝，而后在anaob(anaerobic ammonia oxidizing bacteria，厌氧氨氧化细菌)的作用下与氨氮反应产生氮气，实现生物脱氮的目的；而好氧mbbr区主要发生硝化反应，将剩余的有机物进行氧化分解，并将氨氮部分氧化为硝氮。
2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
3、一种用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，所述用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置包括原水箱和一体化多级a/o反应器；
4、所述原水箱上设置进水管和溢流管；所述一体化多级a/o反应器包括依次连接的第一缺氧fbbr区、第一好氧mbbr区、第二缺氧fbbr区、第二好氧mbbr区、第三缺氧fbbr区、第三好氧mbbr区、沉淀区和出水管，并且所述沉淀区与第一缺氧fbbr区之间连接有用于硝化液回流的硝化液回流管，所述原水箱采用进水泵与一体化多级a/o反应器的第一缺氧fbbr区相连接。
5、以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
6、作为优选，所述一体化多级a/o反应器为一体结构，所述一体化多级a/o反应器的内部通过六块开孔隔板分隔得到第一缺氧fbbr区、第一好氧mbbr区、第二缺氧fbbr区、第二好氧mbbr区、第三缺氧fbbr区、第三好氧mbbr区和沉淀区；
7、其中第一缺氧fbbr区和第一好氧mbbr区之间的过流孔位于开孔隔板顶部，第一好氧mbbr区和第二缺氧fbbr区之间的过流孔位于开孔隔板底部，第二缺氧fbbr区和第二好氧mbbr区之间的过流孔位于开孔隔板顶部，第二好氧mbbr区和第三缺氧fbbr区之间的过流孔位于开孔隔板底部，第三缺氧fbbr区和第三好氧mbbr区之间的过流孔位于开孔隔板顶部，第三好氧mbbr区和沉淀区之间的过流孔位于开孔隔板底部。
8、作为优选，第一缺氧fbbr区、第二缺氧fbbr区和第三缺氧fbbr区分别内置聚氨酯海绵填料架；
9、第一好氧mbbr区、第二好氧mbbr区和第三好氧mbbr区分别内置聚丙烯空心环填料，同时底部分别设置曝气装置，所述曝气装置连接曝气泵，第一好氧mbbr区、第二好氧mbbr区和/或第三好氧mbbr区内设有do传感器，所述do传感器连接do测定仪，并且各好氧mbbr区曝气装置通过转子流量计控制曝气量。
10、作为优选，所述硝化液回流管通过硝化液回流泵与第一缺氧fbbr区相连。
11、作为优选，所述沉淀区的底部设为斜面，斜面的低边靠近第三好氧mbbr区，斜面的高边远离第三好氧mbbr区，且该斜面与水平面成40°-60°倾角，并且斜面上设置放空管。
12、本发明还提供一种基于所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置的脱氮方法，所述脱氮方法，包括以下步骤：
13、1)接种启动阶段：三段好氧mbbr区内接种聚丙烯空心环填料，填充比达到30％～50％；启动进水泵注入农村污水，然后开启曝气泵，对三段好氧mbbr区进行曝气，维持溶解氧浓度do＝3.0～5.0mg/l，使聚丙烯空心环填料保持悬浮状态，开始闷曝若干小时；
14、当沉淀区出水nh4+-n<5mg n/l时，表示聚丙烯空心环填料上的硝化细菌已恢复活性，之后向三段缺氧fbbr区中接种聚氨酯海绵填料，采用固定件(钢丝或尼龙丝等)将聚氨酯海绵填料固定于聚氨酯海绵填料架上，填充比达到30％～50％；启动进水泵，将农村污水注入一体化多级a/o反应器，依次通过串联的反应区，并启动沉淀区的硝化液回流泵按照50％～150％的回流比将沉淀区的部分出水回流至第一缺氧fbbr区，并定期对沉淀区底部脱落的生物膜进行收集和回投；
15、2)连续运行阶段：在将具有功能细菌的填料接种完成后，基于do(溶解氧，dissolved oxygen)测定仪和do传感器，控制第一好氧mbbr区、第二好氧mbbr区和第三好氧mbbr区的do浓度在do浓度设定范围内；并且在出水氨氮浓度超出预设范围时，调整第三好氧mbbr区的转子流量计，使第三好氧mbbr区内的do浓度高于do浓度设定范围。
16、作为优选，所述步骤2)中，当沉淀区出水tn浓度大于等于15mg n/l时，将硝化液回流比调大至150％～200％，同时延长hrt(hydraulic retention time，水力停留时间)为10～15h；当沉淀区出水tn浓度低于15mg n/l时，将硝化液回流比控制在50％～150％之间，hrt控制为8～10h之间。
17、作为优选：所述步骤2)中，所述第一好氧mbbr区的do浓度设定范围为0～2.0mg/l，所述第二好氧mbbr区的do浓度设定范围为0～5.0mg/l，所述第三好氧mbbr区的do浓度设定范围为0～5.0mg/l，所述出水氨氮浓度的预设范围为0～3.0mg n/l。
18、本发明提供的一种用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置及脱氮方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
19、(1)将短程反硝化、厌氧氨氧化和生物膜原位发酵技术进行耦合实现农村污水的生物脱氮，充分利用了原水碳源，无需外碳源的投加，且节约了曝气能耗；
20、(2)一体化多级a/o反应器采用具有长srt(sludge retention time，污泥停留时间)生物膜形式的a/o布局，有助于实现反应器内碳/氮转化相关微生物菌群间的有效生态位分化和富集。如发酵微生物(水解菌和产酸菌)在反应器中(特别是在缺氧fbbr区)得到有效富集，有利于利用复杂有机物来弥补进水易生物降解有机碳源的不足，以促进全程或短程反硝化脱氮，并消除进水复杂有机物对anaob生长的不利影响；
21、(3)一体化多级a/o反应器采用生物膜的设计形式，可避免传统活性污泥法中关于剩余污泥的排放和处理程序，简化了农村污水处理的操作流程；
22、(4)一体化多级a/o反应器取消了缺氧搅拌器和污泥回流装置，节省了操作和投资成本，并且三级a/o布局的一体化设计结合较小的沉降器，有效地降低了施工复杂性和占地需要。
1.一种用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，其特征在于：所述用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置包括原水箱(1)和一体化多级a/o反应器(2)；
2.根据权利要求1所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，其特征在于：所述一体化多级a/o反应器(2)为一体结构，所述一体化多级a/o反应器(2)的内部通过六块开孔隔板分隔得到第一缺氧fbbr区(2.1)、第一好氧mbbr区(2.2)、第二缺氧fbbr区(2.3)、第二好氧mbbr区(2.4)、第三缺氧fbbr区(2.5)、第三好氧mbbr区(2.6)和沉淀区(2.7)；
3.根据权利要求1所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，其特征在于：第一缺氧fbbr区(2.1)、第二缺氧fbbr区(2.3)和第三缺氧fbbr区(2.5)分别内置聚氨酯海绵填料架(2.9)；
4.根据权利要求1所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，其特征在于：所述硝化液回流管(2.17)通过硝化液回流泵(2.16)与第一缺氧fbbr区(2.1)相连。
5.根据权利要求1所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置，其特征在于：所述沉淀区(2.7)的底部设为斜面，斜面的低边靠近第三好氧mbbr区(2.6)，斜面的高边远离第三好氧mbbr区(2.6)，且该斜面与水平面成40°～60°倾角，并且斜面上设置放空管(2.14)。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的用于农村污水稳定低耗脱氮的一体化多级a/o装置的脱氮方法，其特征在于：所述脱氮方法，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的脱氮方法，其特征在于：所述步骤2)中，当沉淀区(2.7)出水tn浓度大于等于15mg n/l时，将硝化液回流比调大至150％～200％，同时延长水力停留时间hrt为10～15h；当沉淀区(2.7)出水tn浓度低于15mg n/l时，将硝化液回流比控制在50％～150％之间，水力停留时间hrt控制为8～10h之间。
8.如权利要求6所述的脱氮方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述第一好氧mbbr区(2.2)的do浓度设定范围为0～2.0mg/l，所述第二好氧mbbr区(2.4)的do浓度设定范围为0～5.0mg/l，所述第三好氧mbbr区(2.6)的do浓度设定范围为0～5.0mg/l，所述出水氨氮浓度的预设范围为0～3.0mg n/l。
