專利名稱：一種同步脫氮除磷的(AO)₂SBR生活污水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步脫氮除磷的生活污水處理工藝。
背景技術(shù)：
在污水處理過程中，厭氧/缺氧交替運行條件下，易富集一類兼有反硝化作 用和除磷作用的DPAOs (反硝化聚磷菌)，DPAOs可利用氧氣、硝酸鹽、亞硝 酸鹽作為電子受體，且其基于胞內(nèi)PHAs和糖原的生物代謝作用與傳統(tǒng)的PAOs (聚磷菌)相似。厭氧時，DPAOs吸收揮發(fā)性脂肪酸貯存為胞內(nèi)PHAs (聚羥基 垸酸)，同時胞內(nèi)聚磷水解釋磷和糖原；好氧時大量消耗胞內(nèi)PHAs快速吸磷并 合成糖原；缺氧脫氮吸磷則是以硝酸鹽為電子受體，通過降解胞內(nèi)PHAs吸收胞 外正磷和進行反硝化脫氮，即同步脫氮除磷。DPAOs以硝酸鹽為電子受體反硝 化脫氮除磷時無需外加碳源，可實現(xiàn)"一碳兩用"，具有處理費用低、能量消耗 小，污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點。
序批式活性污泥法(SBR)具有穩(wěn)定高效的污水處理能力，近年來，又出現(xiàn) 了 SBR新工藝及其變型工藝，如(A0)3SBR工藝、(A2/0+A/0)的工藝、(A/0/A) SBR工藝和(A/O) SBR工藝等。
(A/0/A) SBR工藝和(A/0) SBR工藝對生活水中的TN、 TP的去除效果 較低，需要外加碳源才能增大脫氮除磷的效果，既浪費了能源又浪費了碳源。
(A0)3SBR工藝相對成熟，脫氮除磷效果較好，其運行方式為厭氧/好氧/缺 氧/好氧/缺氧/好氧(A/0/A/0/AO)，對生活污水中的總氮(TN)、總磷(TP)、化學耗氧量(COD)的去除效果分別為75°/。、 99.5%、 85°/。。然而(A0)3SBR工藝 由于好氧次數(shù)多且好氧時間相對較長而消耗了較多的能源，厭氧和好氧交替次 數(shù)多又使得儀器的使用壽命大為縮短。
(A2/0+A/0)的工藝相對于(AO) 3SBR工藝來說，有兩個較長的好氧段 且需要外加碳源既浪費了能源又浪費了碳源，增大了污水處理成本，此外雖然 提高了反硝化除磷的比例但是由于反應不徹底導致整體的脫氮除磷效果較低。
自1999年以來，我國生活污水排放量超過了工業(yè)廢水排放量，而城市污水 處理率依然很低。因此，隨著環(huán)保要求越來越高，污水脫氮除磷工藝成為水污 染控制中的熱點，開發(fā)出能源消耗少、處理費用低、氮磷去除效果好的新工藝 就顯得尤為重要和緊迫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決(A0)3SBR工藝中由于好氧次數(shù)多且好氧時間相對較長而消 耗了較多的能源，厭氧和好氧交替次數(shù)多又使得儀器的使用壽命大為縮短的缺 點問題，開發(fā)了能耗少、處理費用大大降低且脫氮除磷效果穩(wěn)定高效的新工藝， 即(AO)2SBR工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案
一種同步脫氮除磷的(AO)2SBR生活污水工藝，包括如下步驟 (1)反硝化聚磷菌菌種馴化
接種污泥取自上海市長橋水質(zhì)凈化廠，以人工配水為進水馴化取來的接種污 泥的步驟
①在序批式生物反應器中以人工配水馴化接種污泥，接種污泥量為序批 式生物反應器容器容積的33%,所用的人工配水水質(zhì)指標為COD300mg/L， NH4+-N30mg/L， TP8.0mg/L;
② 以厭氧2h、好氧4h的運行方式培養(yǎng)兩個月以富集聚磷菌(PAOs);
③ 然后在厭氧期、好氧期間插入一段缺氧期并逐漸延長缺氧期的時間來 促進反硝化聚磷菌的生長，經(jīng)驗證在厭氧1.5h/好氧l.Oh/缺氧3.0h/ 好氧0.5h的運行方式下反硝化聚磷菌生長最好；在該馴化方式培養(yǎng)兩 個月，培養(yǎng)反硝化聚磷菌(DPAOs)使DPAOs成為PAOs (聚磷菌) 中的優(yōu)勢菌屬。
(2) 生活污水的預處理
預處理步驟為泵入的生活污水分別經(jīng)過粗格柵、細格柵去除漂浮
物，再經(jīng)過初沉池沉降泥沙。
(3) 生活污水脫氮除磷處理
在序批式反應器中，將步驟(1)中預先經(jīng)馴化好的菌種與步驟(2) 中預處理過的生活污水以1 : 2的體積比稀釋，進水水質(zhì)指標均值為 COD248.7mg/L， NH4+-N 32mg/L， TN39.2 mg/L ，TP 3.8mg/L，并調(diào)整反 應器中生活污水在DO2.0 3.0mg/L(好氧期)，HRT約為7h，SRT-12 15d 的條件下，分別經(jīng)歷厭氧期、好氧期、缺氧期、好氧期、沉淀排水、閑
置期六個階段
① 在厭氧期控制周期在1.5h，攪拌速度為100r/m，制DO在《0. 2 mg/L， 污泥中的經(jīng)馴化的微生物利用水中的有機物合成內(nèi)碳源并水解體內(nèi)的 聚磷而向水中釋放大量的磷；
② 好氧期控制周期在1.0h，以100r/m的速率一邊攪拌一邊曝氣，控制 DO為2.0 3.0 mg/L，在好氧段聚磷菌大量消耗內(nèi)碳源并以02為電子受體進行好氧吸磷，同時對氨氮進行硝化，使之轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝 態(tài)氮；
③ 缺氧期控制周期在3.0h， DO在《0.2mg/L，以硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮為 電子受體繼續(xù)利用內(nèi)碳源進行反硝化吸磷；
④ 好氧期控制周期在0.5h， DO在2.0mg/L 3.0mg/L，把亞硝態(tài)氮 氧化為硝態(tài)氮，防止亞硝態(tài)氮對水體產(chǎn)生污染，好氧末排泥，控制泥 齡(SRT)在12 ~ 15d，污泥濃度(MLSS)在3000 ~ 4000mg/L;
⑤ 沉淀排水好氧后的泥水混合物靜置沉淀，控制周期在lh;
⑥ 閑置期排出上清液后進入閑置期，控制周期在lh，殘留的污泥和 水保留在序批式生物反應器內(nèi)的進入下一周期。
由于生活污水成分復雜，有機物含量少且難降解，因而COD利用率降低導 致厭氧階段釋磷量大大減少，硝化效果雖然比較好，但是由于合成的內(nèi)碳源較 少，硝化得到的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮無法完全被去除，因而除氮的效果略低，若 向生活污水中加入部分乙酸鈉則氮磷的去除效果升高了許多。
本發(fā)明的技術(shù)效果
通過本發(fā)明的工藝結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厭氧/好氧/缺氧/好氧的運行方式更有利于培 養(yǎng)反硝化聚磷菌，使其成為聚磷菌中的優(yōu)勢菌屬(77.3%)，而反硝化聚磷菌在 反應中的"一碳兩用"進行反硝化吸磷而無需外加碳源的機理，達到了節(jié)省碳 源目的；減少了一個好氧操作，使好氧時間由原來的130min降至90min，降低 能耗約31%; (AO)2SBR工藝相對于(A0)3SBR工藝減少了一個(A/O)交替操 作，從而延長了儀器的使用壽命。
本發(fā)明的(AO)2SBR同步脫氮除磷的工藝，該工藝一天運行三個周期，每周期8h，最終運行方式是厭氧/好氧/缺氧/好氧/靜止沉淀/排水閑置，在
DO=2.0~3.0mg/L (好氧期)，HRT=20h， SRT-12 15d的條件下對氮、磷處理效 果最佳。使用該工藝無需外加碳源的情況下對生活污水的TN、 TP、 COD、 TOC 去除效果分別為78.47%、 99.5%、 86%、 79.3%。若向生活污水中加入部分乙酸 鈉(COD=350mg/L)后則氮磷的去除效果都有所提高，其中氮的去除率提高了 20.23%,磷的去除率提高了0.47%。


圖1， (AO) 2SBR工藝流程示意圖
圖2，生活廢水一個周期內(nèi)1^+-:^、 N02—-N 、 N03_-N、 TP濃度變化曲線 圖3，生活廢水一個周期內(nèi)TC、 TOC、 TIC、 COD濃度變化曲線
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步闡述。 實施例
一、 實驗水質(zhì)
序批式反應器采用生活污水作為進水，進水水質(zhì)指標均值如下COD 248.7mg/L， NH4+-N 32mg/L， TN39.2 mg/L ,TP 3.8mg/L。
二、 實驗測試
試驗中測試的常規(guī)指標有TOC、 COD、磷、氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、 MLSS等，具體測定方法見國標法。
三、 一種同步脫氮除磷的(AO)2SBR工藝，包括如下步驟 (1)反硝化聚磷菌菌種馴化
接種污泥取自上海市長橋水質(zhì)凈化廠，以人工配水為進水馴化取來的接種污泥的步驟
① 在序批式生物反應器中以人工配水馴化接種污泥，接種污泥量為序批 式生物反應器容器容積的33%，所用的人工配水水質(zhì)指標為COD
300mg/L， NH4+醒N30mg/L， TP8.0mg/L;
② 以厭氧2h、好氧4h的運行方式培養(yǎng)兩個月以富集聚磷菌(PAOs);
③ 然后在厭氧期、好氧期間插入一段缺氧期并逐漸延長缺氧期的時間來 促進反硝化聚磷菌的生長，經(jīng)驗證在厭氧1.5h/好氧l.Oh/缺氧3.0h/ 好氧0.5h的運行方式下反硝化聚磷菌生長最好；在該馴化方式培養(yǎng)兩 個月，培養(yǎng)反硝化聚磷菌(DPAOs)使DPAOs成為PAOs (聚磷菌) 中的優(yōu)勢菌屬。
(2) 生活污水的預處理。
預處理步驟為經(jīng)過主泵泵入的生活污水分別經(jīng)過粗格柵、細格柵去 除污水中的漂浮物，再經(jīng)過初沉池去除部分泥沙。
(3) 生活污水脫氮除磷處理
在3.5L的序批式反應器中，將步驟(1)中預先經(jīng)馴化好的菌種與步 驟(2)中預處理過的生活污水以1 : 2的體積比稀釋。生活污水的水質(zhì)指 標均值為COD 248.7mg/L， NH4+-N 32mg/L， TN39.2 mg/L ，TP 3.8mg/L，并 調(diào)整反應器中生活污水在DO=2.0~3.0mg/L (好氧期)，HRT=20h ， SRT^2 15d的條件下，分別經(jīng)歷厭氧期、好氧期、缺氧期、好氧期、沉淀 排水、閑置期六個階段。 ①在厭氧期
控制周期在1.5h，攪拌速度為100r/m， DO在《0.2mg/L，污泥中的經(jīng)馴化的微生物利用水中的有機物合成內(nèi)碳源并水解體內(nèi)的聚磷而向水中 釋放大量的磷；
② 好氧期
控制周期在l.Oh，以100r/m的速率一邊攪拌一邊曝氣，控制DO為 2.0 3.0mg/L，在好氧段聚磷菌大量消耗內(nèi)碳源并以O(shè)2為電子受體進行好氧 吸磷，同時對氨氮進行硝化，使之轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮；
③ 缺氧期
控制周期在3.0h， DO在《0.2mg/L，以硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮為電子受體 繼續(xù)利用內(nèi)碳源進行反硝化吸磷； 好氧期
控制周期在0.5h， DO在2.0 mg/L ~ 3. 0 mg/L，把亞硝態(tài)氮氧化為硝 態(tài)氮，防止亞硝態(tài)氮對水體產(chǎn)生污染，好氧末排泥，控制泥齡(SRT)在12 15d，污泥濃度(MLSS)在3000 ~ 4000mg/L;
⑤ 靜止沉淀
好氧后的泥水混合物進行靜置沉淀，沉淀時間為l.Oh;
⑥ 排水閑置
排出上清液后進入閑置期，閑置時間為l.Oh，殘留的污泥和水保留在 序批式生物反應器內(nèi)的進入下一周期。
由于生活污水成分復雜，有機物含量少且難降解，因而COD利用率降低導 致厭氧階段釋磷量大大減少，硝化效果比較好，但是由于合成的內(nèi)碳源較少， 硝化得到的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮無法完全被去除，因而除氮的效果較低，為78.47 %;若向生活污水中加入部分乙酸鈉(COD:350mg/L)后則氮磷的去除效果都有所提高，其中氮的去除率提高了 20.23%,磷的去除率提高了 0.47% (幾乎完 全去除)。
圖1以生活污水為進水SBR反應系統(tǒng)一個周期內(nèi)NH4+-N、 N02—-N 、 N03 —-N、 TP的濃度變化曲線
① 厭氧段，PAOs消耗水中的碳源(COD)合成胞內(nèi)PHAs，同時釋放大量的磷, 磷的濃度迅速上升；整個厭氧過程，有少量的,4+->^被同化作用去除。
② 好氧段，PAOs大量消耗內(nèi)碳源PHAs并以02為電子受體快速吸磷，氨氮 和總磷的濃度則快速下降，亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的濃度則緩緩上升；總氮的減少 說明好氧過程不僅存在同化作用，也存在反硝化除氮。
③ 缺氧段，由于殘余溶解氧的存在以及微生物自身生長對氨氮的需求,氨氮 濃度進一步降至；DPAOs則以PHAs為內(nèi)碳源，利用硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮作為電子 受體進行反硝化脫氮除磷。
好氧，把少量的亞硝態(tài)氮完全氧化為硝態(tài)氮，避免了出水亞硝態(tài)氮對水體 的污染；如果水中仍然含有磷則會繼續(xù)好氧快速吸磷。總磷的去除主要是好氧 快速吸磷，總氮的去除以反硝化脫氮為主，在此周期內(nèi)該系統(tǒng)對TN、 TP的去 除率分別達78.47%、 99.5%。
圖2是該系統(tǒng)采一個周期內(nèi)TC、 TOC、 TIC、 COD的變化曲線，由圖可以 看出厭氧段生活水中的COD和TOC被快速降解合成內(nèi)碳源PHAs而急劇減少， COD、 TOC分別減少了85M、 79%，碳源利用效果較好；此外，厭氧期后TOC 和COD (幾乎不再變化)、TC和TIC在反應中的變化趨勢基本一致說明了此 后消耗的碳源是合成的內(nèi)碳源(PHAs)，同時也說明了內(nèi)碳源在被消耗時轉(zhuǎn)化 為無機碳。嘗試向生活污水加入一些乙酸鈉(COD=350mg/L)，發(fā)現(xiàn)脫氮除磷的效果有很大提高，TN、 TP、 TOC、 COD的去除率分別達到98.70%、 99.97%、 87.3%和92%，分別較之提高了 20.23%、 0.47%、 8.00%、 6.00%，因此在實際污 水處理中可以向碳源含量較少的生活污水中加入外碳源來提高其處理效果。
綜上所述，使用本工藝無需外加碳源對實際生活污水的總磷、總氮、COD 均有較好的去除效果，若向生活污水中加入部分乙酸鈉后則氮磷的去除效果都 有所提高。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所 作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種同步脫氮除磷的(AO)2SBR生活污水工藝，其特征在于包括如下步驟(1)反硝化聚磷菌菌種馴化①在序批式生物反應器中以人工配水馴化接種污泥，接種污泥量為序批式生物反應器容器容積的33％，所用的人工配水水質(zhì)指標為COD300mg/L，NH4+-N30mg/L，TP8.0mg/L；②以厭氧2h、好氧4h的運行方式培養(yǎng)兩個月以富集聚磷菌；③以厭氧1. 5h/好氧1.0h/缺氧3.0h/好氧0.5h條件下運行兩個月，培養(yǎng)反硝化聚磷菌使其成為聚磷菌中的優(yōu)勢菌屬；(2)生活污水的預處理①待處理的生活污水分別經(jīng)過粗格柵、細格柵去除污水中的漂浮物；②經(jīng)過初沉池去除部分泥沙；(3)生活污水脫氮除磷處理在序批式反應器中，將步驟(1)中預先經(jīng)馴化好的菌種與步驟(2)中預處理過的生活污水以1∶2的體積比混合，進水水質(zhì)指標均值為COD 248.7mg/L，NH4+-N32mg/L，TN39.2mg/L，TP3.8mg/L，分別經(jīng)歷厭氧期、好氧期(DO＝2.0～3.0mg/L)、缺氧期、好氧期、沉淀排水、閑置期六個階段①在厭氧期控制周期在1.5h，攪拌速度為100r/m，DO≤0.2mg/L，污泥中的經(jīng)馴化的微生物利用水中的有機物合成內(nèi)碳源并水解體內(nèi)的聚磷而向水中釋放大量的磷；②好氧期控制周期在1.0h，以100r/m的速率一邊攪拌一邊曝氣，控制DO約為2.5mg/L，聚磷菌大量消耗內(nèi)碳源并以O(shè)2為電子受體進行好氧吸磷，同時對氨氮進行硝化，使之轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮；③缺氧期控制周期在3.0h，攪拌速度為100r/m，控制DO≤0.2mg/L，以硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮為電子受體繼續(xù)利用內(nèi)碳源進行反硝化吸磷；④好氧期控制周期在0.5h，攪拌速度為100r/m，DO在2.0mg/L～3.0mg/L，把亞硝態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮，防止亞硝態(tài)氮對水體產(chǎn)生污染，好氧末排泥，控制泥齡(SRT)在12～15d，污泥濃度(MLSS)在3000～4000mg/L；⑤沉淀排水好氧后的泥水混合物靜置沉淀，控制周期在1h；⑥閑置期排出上清液后進入閑置期，控制周期在1h，殘留的污泥和水保留在序批式生物反應器內(nèi)的進入下一周期。
全文摘要
本發(fā)明涉及同步脫氮除磷的生活污水處理工藝，整個工藝反應都是在一個序批式生物反應器內(nèi)進行，分別經(jīng)歷厭氧期、好氧期、缺氧期、好氧期、靜止沉淀、排水閑置期六個階段，即在(AO)₃SBR工藝的基礎(chǔ)上減少了一個厭氧段和一個好氧段，從而有利于培養(yǎng)反硝化聚磷菌，使其成為聚磷菌中的優(yōu)勢菌屬，且反硝化聚磷菌在反應中的“一碳兩用”進行反硝化吸磷而無需外加碳源，達到了節(jié)省碳源目的，減少了一個好氧段，使好氧時間由原來130min降至90min，降低能耗約31％，又由于(AO)₂SBR工藝相對于(AO)₃SBR工藝少了一個(A/O)交替操作，從而延長了儀器使用壽命，生活污水的TN、TP、COD、TOC去除效果分別為78.47％、99.5％、86％、79.3％，向生活污水中加入部分乙酸鈉則氮磷的去除效果都有所提高。
文檔編號C02F3/30GK101423294SQ200810203269
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者劉克家, 超 張, 徐偉鋒, 王羅春 申請人:上海電力學院