本发明属于污水生物处理，涉及一种同时实现高氨氮有机废水与城市污水处理的装置与方法，采用污水厌氧消化同步短程反硝化与厌氧氨氧化处理城市生活污水。
背景技术：
1、随着社会经济的发展和工业化进程的加快，含大豆蛋白废水、屠宰加工废水、海产品加工废水与垃圾渗滤液等废水的产生量迅速增加，这类废水中的有机物及氨氮含量高。高氨氮有机废水如果不经过处理，排入水体要消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，会导致接纳排放的水体发黑、腐败、发臭，使鱼类和水生生物死亡，废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧的条件下分解，产生臭气，恶化水质，污染环境，若将废水引入农田进行灌溉，会影响农业果实的食用，并污染地下水源，废水中夹带的动物排泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病的传播，直接危害人畜健康，因此，此类废水必须进行处理。
2、高氨氮有机废水是主要的生物质废物，蕴含着大量的生物质能，其良好的流动性又为这类生物质的生物能量转化提供了有利条件，因此高浓度有机废水的能源化处理技术成为这类生物质废物资源化处理研究的热点。而目前用于高浓度有机废水能源化处理技术主要是厌氧消化，以获得甲烷为主要目的，关于厌氧消化工业化制取挥发性脂肪酸的研究仍有许多方面未探明，且仅仅利用厌氧消化无法处理废水中浓度较高的氨氮，仍有诸多问题亟待解决。
3、短程反硝化与厌氧氨氧化的组合工艺在污水深度除氮方面具有极广的研究前景。短程反硝化厌氧氨氧化联用技术是在缺氧状态下，首先利用异养反硝化菌将硝酸氮还原为亚硝酸氮，然后利用厌氧氨氧化菌，以亚硝酸氮为电子受体，将氨氮氧化转为氮气的自养生物脱氮过程，与传统反硝化脱氮技术相比，短程反硝化厌氧氨氧化组合工艺降低了对有机碳源的需求量，同时具有污泥产率低和运行稳定等优点。因此，寻求设计一种新型的城市污水与高氨氮有机废水的处理装置和方法，实现其资源回用与深度脱氮。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种同时处理高氨氮有机废水中的氨氮及有机物的装置和方法，将污水厌氧消化与短程反硝化和厌氧氨氧化结合，短程反硝化利用污水厌氧消化产生的乙酸等短链脂肪酸将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，同时与厌氧消化产生的氨氮作为厌氧氨氧化的反应底物进行深度脱氮，在无外加碳源条件下，对城市污水高效、节能、稳定脱氮，同时实现污水中的有机物再利用。
2、为了实现上述目的，本发明所述同时处理高氨氮有机废水中的氨氮及有机物的装置包括污水厌氧消化罐、消化液水箱、城市污水原水箱、一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器、回流水箱和出水水箱；其中所述污水厌氧消化罐通过第一进水泵与消化液水箱相连接；消化液水箱通过第二进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；城市污水原水箱通过第三进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器通过顶端三相分离器出水管与回流、出水水箱相连接；回流、出水水箱产生的回流水通过第四进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接，出水经由回流、出水水箱右侧边的溢流口排出；搅拌装置置于污水厌氧消化罐罐内，污水厌氧消化罐内右侧设有第一取样口；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的左侧自上而下依次设有第二取样口、第三取样口、第四取样口、第五取样口，回流、出水水箱的右侧设有第六取样口；回流、出水水箱的右侧上端连接有溢流管。
3、本发明所述高氨氮有机废水在此装置中的处理流程为：高氨氮有机废水投入污水厌氧消化罐进行厌氧消化，通过控制实验条件进行定向产酸，利用消化产生的乙酸等优质碳源为后续的一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的短程反硝化过程供能，将城市污水污水中的硝氮还原为亚硝酸氮；城市污水从城市污水原水箱通过第三进水泵进入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器；在一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内，利用污水消化液中的碳源将城市污水的硝酸氮还原为亚硝酸氮；还原产物亚硝酸氮和进水中的氨氮为底物进行自养脱氮，达到深度脱氮的目的；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器经顶部出水口进入回流、出水水箱。
4、本发明采用所述同时实现高氨氮有机废水与城市污水处理的具体步骤如下：
5、1)装置的启动：
6、将消化污泥投加至废水厌氧消化罐内，使接种后厌氧消化罐内污泥浓度达到3000～5000mg/l；将富集厌氧氨氧化菌的生物膜填料投加至一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内，使厌氧氨氧化菌的生物膜填料占一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器有效体积的20％～80％；并确定高氨氮有机废水、厌氧消化液、城市污水与中间硝酸盐溶液进量；
7、2)运行时调节操作如下：
8、将城市污水加入城市污水原水箱，高氨氮有机废水投加至污水厌氧消化罐，然后每周期开始时将高氨氮有机废水投入厌氧消化罐，启动搅拌装置使废水与消化污泥混合均匀，进行污水厌氧消化，厌氧消化液通过第一进水泵进入消化液水箱；
9、一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器运行时，厌氧消化罐每周期先厌氧搅拌300～800min，scod值达最大消化潜力的90％以上时结束厌氧搅拌；然后启动第一进水泵将污水消化液抽入消化液水箱内进行调节；再启动第二进水泵将污水消化液抽入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器；启动第三进水泵将城市污水原水箱中的城市污水原水抽入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内，使一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内硝酸氮浓度满足碳的总含量与硝酸氮的总含量浓度比满足在3:1～6:1范围内；连续流运转至亚硝酸盐转化率达80％以上或硝氮浓度小于5mg/l；亚硝酸氮与氨氮的比值在1.2:1～2:1范围内，反应器内总无机氮浓度低于5mg/l，继续连续式运转；
10、一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器运行时需排泥，使一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器悬浮活性污泥浓度维持在1500～2500mg/l范围内。
11、作为本发明的进一步技术方案，步骤1)确定高氨氮有机废水、污水消化液、城市污水与中间硝酸盐溶液进量的具体过程为：
12、取高氨氮有机废水在30摄氏度下进行厌氧消化，通过对scod浓度进行测定，当scod浓度无增长趋势且20分钟内scod值不再增长时，此时为该浓度下污水消化的最大潜力；
13、在一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内根据计算公式(1)(2)确定有机物与硝酸盐进量：
14、scod*v2/no3-*v3＝c/n (1)
15、v2+v3＝v·p1 (2)
16、式中scod为该高氨氮有机废水最大消化潜力下的scod浓度；v2、v3、v分别为污水消化液、城市污水原水进量与反应器有效体积；no3-为城市污水硝酸盐浓度；c/n取值为3:1～6:1；p1为排水比，取60％；
17、根据计算公式(3)(4)确定原水与回流水箱进水量：
18、no2-*v4/nh4+*v5＝no2-/nh4+ (3)
19、v4+v5＝v·p2 (4)
20、式中no2-为回流水箱进水中no2-浓度、nh4+为原水nh4+浓度；v4、v5、v分别为no2-溶液进量、nh4+溶液进量与反应器有效体积；p2为排水比，取值为50％；no2-/nh4+取值在1.2:1～2:1范围内任取。
21、本发明与现有技术相比，高氨氮有机废水进入厌氧消化罐，通过厌氧消化将废水中的难生物降解有机物转化为易生物降解有机物，然后污水消化液进入消化液水箱，以消化液为补充碳源实现向亚硝酸盐的转化；污水消化液与城市污水一同进入一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器，实现总氮的去除，具有以下优点：一是将高氨氮有机废水厌氧消化、短程反硝化厌氧氨氧化组合工艺等关键技术有机结合，并对消化液投加方式和工艺运行参数进行合理优化，最大限度利用废水中的有机内碳源，实现低能耗、深度脱氮于一体的组合系统；二是污水厌氧消化液作为补充碳源，为短程反硝化为厌氧氨氧化反应提供底物，可在无需额外投加有机碳源条件下，实现污水的深度脱氮；与传统方式相比，降低运行成本；三是目前城市污水升级改造应用较多的a2o+反硝化滤池工艺存在需要投加大量的碳源、a2o好氧区由于冬天水温降低，硝化速率随之下降，导致出水氨氮超标及a2o生化池好氧硝化曝气能耗大等问题，一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化对系统氮去除贡献可达90％，维持反应器厌氧氨氧化主导的脱氮途径是单级反应器去除氮素的关键，而且稀释后的城市污水含低浓度的碳，避免了有机物对自养菌的不利影响，直接应用城市污水处理能够表现优异的脱氮性能；其结构简单，通过投加污水厌氧消化液作补充碳源、优化进水流量分配、排水比及进水方式等运行参数，在不外加有机碳源的条件下，快速实现城市污水深度脱氮，运行费用低，易于运行调控，是一种高效、低能耗并具有实际应用价值的污水消化液作补充碳源实现污水深度脱氮的工艺，为城市污水处理厂处理城市污水和高氨氮有机废水提供理论基础和技术支持。
1.一种同时实现高氨氮有机废水与城市污水处理的装置，其特征在于，包括污水厌氧消化罐、消化液水箱、城市污水原水箱、一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器、回流水箱和出水水箱；其中所述污水厌氧消化罐通过第一进水泵与消化液水箱相连接；消化液水箱通过第二进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；城市污水原水箱通过第三进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器通过顶端三相分离器出水管与回流、出水水箱相连接；回流、出水水箱产生的回流水通过第四进水泵与一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器相连接，出水经由回流、出水水箱右侧边的溢流口排出；搅拌装置置于污水厌氧消化罐罐内，污水厌氧消化罐内右侧设有第一取样口；一体式短程反硝化厌氧氨氧化反应器的左侧自上而下依次设有第二取样口、第三取样口、第四取样口、第五取样口，回流、出水水箱的右侧设有第六取样口；回流、出水水箱的右侧上端连接有溢流管。
2.一种采用如权利要求1所述装置同时实现高氨氮有机废水与城市污水处理的方法，其特征在于，具体过程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述同时实现高氨氮有机废水与城市污水处理的方法，其特征在于，步骤1)确定高氨氮有机废水、污水消化液、城市污水与中间硝酸盐溶液进量的具体过程为：
