申请日2017.07.05
公开(公告)日2017.09.05
IPC分类号C02F3/30; C02F3/02
摘要
一种A2/O – BCO的水处理改进工艺，属于污水生物处理技术领域。本发明通过增加对污泥和氨氮氧化反应后脱落生物膜的饥饿处理，再进行剩余有机物、氮、磷的二次吸附，可降低有机物对硝化过程的负面影响，增加有机物在反硝化除磷过程的贡献比例，有利于提高硝化菌、DPAOs的富集程度，激发反硝化聚磷菌的脱氮除磷潜力，为高氨氮负荷污水的完全硝化以及高TN去除率提供了可能。
权利要求书
1. 一种A2/O - BCO的水处理改进工艺，将污水经过设有厌氧区、缺氧区、好氧区的A2/O反应器进行同步脱氮除磷处理，将脱氮除磷处理后的排出水进行第一次分层处理，将第一次分层处理的沉淀污泥一部分回流进A2/O反应器的厌氧区维持A2/O反应器内稳定的生物量;其特征在于：将第一次分层处理的另一部分沉淀污泥和氨氮氧化反应后脱落的生物膜经饥饿处理后与第一次分层处理的上清液混合进行剩余有机物、氮、磷的二次吸附，经第二次分层处理后，将第二次分层处理的上清液进入BCO反应器内，在好氧条件下进行氨氮的氧化反应，取部分硝化液回流至A2/O反应器的缺氧区为反硝化除磷提供电子受体。
2.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：回流进A2/O反应器的厌氧区的污泥回流比为100%，厌氧反应时，A2/O反应器内污泥浓度为8000±100 mg/L，厌氧反应时间为1.2±0.5h。
3.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：所述硝化液回流比为300%，缺氧反应时，A2/O反应器内污泥浓度为2500 ±100 mg/L，缺氧反应时间为6.0 ±0.5h。
4.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：在A2/O反应器内进行好氧反应时，溶解氧为2.0～2.5mg/L，好氧反应时间为1.2±0.5 h，氧化还原电位ORP为50～80mV。
5.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：将第二次分层处理后的部分沉淀物循环进行有机物、氮、磷的吸附。
6.根据权利要求1或5所述的水处理改进工艺，其特征在于：所述饥饿处理时溶解氧3.0mg/L±0.5 mg/L，饥饿处理时间为1.0～3.0 h。
7.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：所述第二次分层处理的排泥比为0.1～0.2，污泥停留时间为5～10 d。
8.根据权利要求1所述的水处理改进工艺，其特征在于：所述BCO反应器内投放悬浮填料，悬浮填料的比表面积为1000±50 m2/m3，悬浮填料在BCO反应器内的填充率为50～55%。
9.根据权利要求1或8所述的水处理改进工艺，其特征在于：所述氨氮氧化反应时溶解氧为3.0～3.5mg/L，填料处于流化状态，水力停留时间2～3h。
说明书
一种A2/O-BCO的水处理改进工艺
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着污水处理技术的不断发展，脱氮除磷工艺层出不穷，其中反硝化除磷技术为低碳氮比(C/N)污水的同步脱氮除磷提供了新思路。DEPHANOX、A2N、A2NSBR等双污泥反硝化除磷工艺成为众多学者的研究重点，但是上述工艺中超越污泥携带的NH4+-N没有经过硝化步骤造成出水NH4+-N浓度偏高，且有机物没有得到高效利用，厌氧出水中大量慢速生物降解有机物导致生物膜系统内异养菌大量繁殖，降低了硝化效率，限制了其推广应用。
A2/O - BCO工艺的提出一定程度上缓解了上述问题，以硝化作为最终出水，降低出水的NH4+-N浓度，提高TN去除率;A2/O反应器不承担硝化，回流污泥不含NO3--N可保证较好的厌氧状态，较长的缺氧区实现对碳源的充分利用;BCO单元多格串联可根据NH4+-N负荷灵活调整曝气量，降低运行成本;廊道式的格局利于新建污水处理厂以及旧污水处理厂的改造。由于有机物对硝化菌、反硝化聚磷菌(DPAOs)富集影响显著，特别是BCO单元尽管COD浓度不高(<50mg/L)，但是不同格室硝化菌富集程度受COD的影响较大，导致实际工程中脱氮除磷效率不稳定，因此菌群结构的优化是进一步提高脱氮除磷效率的关键。
事实上，由于BCO单元残留的有机物基本上为难降解有机物，要想使COD从50 mg/L再继续降低，传统的生物处理方法很难实现。对于低浓度有机物的处理，活性炭吸附、化学氧化、电化学氧化等处理方法的投资运行费用相对较高，国内外许多学者转向费用低、来源丰富的活性污泥上，运行简单、吸附效率和选择性强、不产生污染，是一种经济有效的预处理方法。
发明内容
针对现有A2/O - BCO工艺菌群富集程度不高、脱氮除磷效率不稳定等问题，本发明的目的是提出一种可提高硝化菌、反硝化聚磷菌的富集程度，实现高效稳定的脱氮除磷以及出水的高标准排放的改进型A2/O - BCO工艺。
本发明技术方案是：将污水经过设有厌氧区、缺氧区、好氧区的A2/O反应器进行同步脱氮除磷处理，将脱氮除磷处理后的排出水进行第一次分层处理，将第一次分层处理的沉淀污泥一部分回流进A2/O反应器的厌氧区维持A2/O反应器内稳定的生物量;将第一次分层处理的另一部分沉淀污泥和氨氮氧化反应后脱落的生物膜经饥饿处理后与第一次分层处理的上清液混合进行剩余有机物、氮、磷的二次吸附，经第二次分层处理后，将第二次分层处理的上清液进入BCO反应器内，在好氧条件下进行氨氮的氧化反应，取部分硝化液回流至A2/O反应器的缺氧区为反硝化除磷提供电子受体。
本发明通过增加对污泥和氨氮氧化反应后脱落生物膜的饥饿处理，再进行剩余有机物、氮、磷的二次吸附，可降低有机物对硝化过程的负面影响，增加有机物在反硝化除磷过程的贡献比例，有利于提高硝化菌、DPAOs的富集程度，激发反硝化聚磷菌的脱氮除磷潜力，为高氨氮负荷污水的完全硝化以及高TN去除率提供了可能。
本发明方法跟现有技术相比，具有下列优点：
1)相比原A2/O - BCO工艺，改进过程只需增加对污泥的饥饿处理和二次吸附的构筑物，通过对污泥进行饥饿处理，使处理后的污泥可在二次吸附中快速吸附有机物的同时吸附少量氮、磷，进一步强化脱氮除磷效果。
2)操作流程简单，运行管理方便，削弱硝化过程有机物对DO的竞争，促进硝化菌的高度富集，间接强化DPAOs的生物活性，提高氨氮和TN去除率。
3)采用本发明工艺，利用系统自身排放的剩余污泥吸附低浓度有机物，无需外加污泥，实现有机物的优化配置和剩余污泥的资源化利用，将有望为菌群富集以及有机物的深度降解带来新方向，出水COD甚至可以达到地表水Ⅲ类水体标准(COD<20mg/L)。
4)污泥吸附的改进方式不仅适用于双污泥系统，也为其他脱氮除磷工艺的优化运行提了思路，可推动污泥资源化的研究及其产业化进程。
5)经二次吸附后的剩余污泥可进行有机物的回收(如厌氧发酵)，同时可通过投加化学试剂(磷酸盐、镁盐或碱盐等)回收氮磷;摆脱因碳源短缺造成低C/N比污水处理效果低下的困境，同时降低出水COD浓度，可达到更高标准的排放要求。
进一步地，回流进A2/O反应器的厌氧区的污泥回流比为100%，厌氧反应时，A2/O反应器内污泥浓度为8000±100 mg/L，厌氧反应时间为1.2±0.5h。DPAOs利用原水中的易降解有机物合成内碳源(PHAs)同时释放磷，大部分有机物得到去除。
所述硝化液回流比为300%，缺氧反应时，A2/O反应器内污泥浓度为2500 ±100mg/L，缺氧反应时间为6.0 ±0.5h。硝化液回流比的设计是为反硝化除磷过程提供充足的电子受体，而较长的缺氧反应时间可获得较高的同步脱氮除磷效果。
在A2/O反应器内进行好氧反应时，溶解氧为2.0～2.5mg/L，好氧反应时间为1.2±0.5 h，氧化还原电位ORP为50～80mV。该阶段不进行硝化，主要作用是进一步吸磷，同时吹脱反硝化过程产生的N2。
为了充分吸附，还可将第二次分层处理后的部分沉淀物循环进行有机物、氮、磷的吸附。一方面通过污泥循环维持吸附单元稳定的生物量，另一方面增加污泥停留时间强化吸附效果。
所述饥饿处理时溶解氧3.0 mg/L±0.5 mg/L，饥饿处理时间为1.0 ~ 3.0 h。通过短暂曝气的方式使污泥处于饥饿状态，剩余污泥资源化利用的同时实现污泥减量，操作简单，运行管理方便。
所述第二次分层处理的排泥比为0.1～0.2，污泥停留时间为5～10 d。通过污泥的更新以保证良好的吸附效果，吸附效率高且运行效果稳定。
另外，所述在BCO反应器内投放悬浮填料，悬浮填料的比表面积为1000±50 m2/m3，悬浮填料在BCO反应器内的填充率为50～55%。由于较高的比表面积，填料表面生物量高，硝化效率高效稳定，抗冲击能力强。
所述氨氮的氧化反应时溶解氧为3.0～3.5mg/L，填料处于流化状态，水力停留时间2～3h。除了可以很好地完成氨氮氧化反应以外，三个格室可分别灵活地调整曝气量，进一步节能降耗。