申请日2009.04.10
公开(公告)日2009.09.16
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30
摘要
本发明公开了一种耦合式污水处理工艺，以城市污水为处理对象;该工艺将经厌氧/好氧(A/O)的部分出水回流至厌氧反应器(EGSB)中，在同时接种厌氧颗粒污泥和好氧活性污泥的厌氧反应器(EGSB)中实现厌氧氨氧化、甲烷化与反硝化反应的耦合，去除有机污染物和脱氮。本发明解决了现有A2/O工艺脱氮与除磷存在碳源争夺的矛盾及厌氧氨氧化与反硝化反应引起的pH值失衡问题，工艺系统抗冲击能力强，能够在负荷率高、水力停留时间短的条件下获得稳定高效的COD去除及脱氮除磷效果。
权利要求书
1、一种耦合式污水 处理工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
a、组建污水处理系统
污水处理系统包括：含三项分离器的厌氧反应器(EGSB)、厌氧池、曝 气池、沉淀池、减速搅拌机及管道;厌氧反应器(EGSB)底部进水口与厌氧 池分别连接进水管，厌氧反应器(EGSB)上部出水口经管道依次连接厌氧池、 曝气池至沉淀池;沉淀池上部出水口经管道及回流水泵连接厌氧反应器 (EGSB)底部的回流水进口，沉淀池底部排泥口经管道及污泥回流泵连接厌 氧池;厌氧池内设减速搅拌机，曝气池内设减速搅拌机和穿孔管;厌氧反应 器(EGSB)侧下方夹套上的进水口连接恒温水浴进水管、侧上方出水口连接 恒温水浴出水管;
b、接种
在厌氧反应器(EGSB)中接种厌氧颗粒污泥和好氧活性污泥，初始污泥 浓度为8～12g/L;在曝气池中接种好氧活性污泥，曝气池的初始污泥浓度为 2～4g/L;
c、启动阶段
厌氧反应器(EGSB)夹套内用30℃恒温水循环水浴;启动阶段，控制厌 氧反应器(EGSB)的水力停留时间在13～5h，回流比1∶1～3∶1，对应反应 区的上升流速从0.16m/h提高至0.83m/h，厌氧/好氧(A/O)段的水力停留 时间分别在2h/6h，污泥浓度为3g/L，污泥龄为15d，污泥回流比50%，曝 气池溶解氧浓度在2.0～4.0mg/L;
d、稳定运行阶段
停止厌氧反应器(EGSB)夹套内的恒温水浴循环，整个污水处理系统在 室温下运行，调整厌氧反应器(EGSB)的水力停留时间在5～1.3h，回流比 1∶1～6∶1，对应的反应区上升流速从0.83m/h提高至3.76m/h;厌氧/好氧 (A/O)段水力停留时间的调控区间分别在1.5～2.5h/4.5～7.5h，污泥浓 度、污泥龄和污泥回流比的调控范围分别在2～4g/L、10～15d和50%～100% 之间。
说明书
一种耦合式污水处理工艺
技术领域
本发明专利涉及环境工程技术领域，具体地说是一种耦合式污水处理工 艺，能够应用在典型城市污水及工业废水处理中。
背景技术
随着我国进入快速城市化发展时期，水环境总体恶化的形势十分严峻， 普遍出现了水体污染、富营养化、水域面积减少和河道淤塞等严重问题。由 此造成的一些地区水循环障碍、水资源紧缺、水安全威胁、水生态恶化、水 景观破坏已经成为制约我国经济可持续发展的瓶颈问题。大量的研究已经证 明，污水中的氮和磷是导致受纳水体富营养化的主要原因之一。以往城市污 水处理厂常用的二级生物处理工艺功能上只针对有机物和悬浮固体的去除， 对氮和磷的去除效率较低，我国颁布了新的《城镇污水处理厂污染物排放标 准》(GB18918-2002)，对污水中的氮磷的排放提出了严格的要求，并对现有 的大量不具备脱氮除磷能力的城市污水处理厂展开升级改造工程。国务院《关 于落实科学发展观加强环境保护的决定》提出了明确的环境目标：到2010年， COD排放量降低10%，全国设市城市污水处理率要达到不低于70%，高标准与高 增长意味着庞大的技术需求。
成熟的工艺技术和运行管理经验使得A2/O工艺成为应用范围最广的污水 脱氮除磷生物处理工艺。在厌氧段，聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降 解的有机物;在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过反硝化作用 转为氮气逸出，从而达到脱氮的目的;而好氧段一方面降解有机物，另一方 面将氨氮及由有机氮氨化成的氨氮通过生物硝化作用转为硝酸盐。此外，厌 氧段释放出的磷在好氧条件下被活性污泥吸附并随剩余污泥排放而达到除磷 的目的。但是，该工艺本身存在硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的不同泥龄、释 磷和反硝化对碳源的竞争和矛盾，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效 去除。全流量的氨完全氧化及高比例的混合液回流等都导致了工艺占地较大， 能耗高。
污水处理作为实践节能减排的最佳载体，对节能的要求凸显在从工艺技 术到运行管理的各个方面。厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、反硝化除磷、同 步硝化反硝化等“节能型”生物脱氮除磷新技术的研发与应用一直以来都是 国内外的研究热点。1977年，Broda预言自然界存在以亚硝酸盐为电子受体的 厌氧氨氧化反应。1995年，荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室Mulder 等在厌氧流化床反应器中发现了以硝酸盐为电子受体的厌氧氨氧化反应。厌 氧氨氧化菌除硝酸盐外，也能以亚硝酸盐和N2O作为电子受体，直接氧化氨氮， 羟氨和联氨是其中间产物。研究发现亚硝酸盐是一个关键的电子受体，以其 为电子受体时的厌氧氨氧化反应速率较高。由于该类菌是自养菌，不需要添 加有机物来维持反硝化。与传统的硝化反硝化脱氮工艺相比具有需氧量低运 行费用低和不需外加碳源等优点。
国内外关于利用升流式厌氧污泥床反应器(UASB)启动厌氧氨氧化及其 污泥颗粒化的研究较多，同时发现还伴随有反硝化作用发生;江本袖子于1988 年最早报道了厌氧反硝化，即同时甲烷化和反硝化;1997年，Jetten等实现 了厌氧氨氧化与甲烷化耦合;2006年，张代钧等几位国内学者提出在同一反 应器内耦合厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化。以上这些研究多以垃圾渗滤液、 高浓度特殊废水或无机人工配水作为处理对象，且存在颗粒泥污培养及启动 时间长，水力停留时间长或处理量小，需要加温等不足。城市污水包含生活 污水和可纳入城市污水管网的工业废水，与工厂点源产生的工业废水相比具 有水量大，污染物浓度较低的特点。
发明内容
本发明的目的是针对城市污水及工业废水为处理对象而提供的一种耦合 式污水处理工艺，它占地面积小、运行管理简便、负荷率高、水力停留时间 短、处理效果好、抗冲击能力强，为我国大规模的实现节能减排提供了一条 新的技术路线。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种耦合式污水处理工艺，它包括以下具体步骤：
a、组建污水处理系统
污水处理系统包括：含三项分离器的厌氧反应器(EGSB)、厌氧池、曝 气池、沉淀池、减速搅拌机及管道;厌氧反应器(EGSB)底部进水口与厌氧 池分别连接进水管，厌氧反应器(EGSB)上部出水口经管道依次连接厌氧池、 曝气池至沉淀池;沉淀池上部出水口经管道及回流水泵连接厌氧反应器 (EGSB)底部的回流水进口，沉淀池底部排泥口经管道及污泥回流泵连接厌 氧池;厌氧池内设减速搅拌机，曝气池内设减速搅拌机和穿孔管;厌氧反应 器(EGSB)侧下方夹套上的进水口连接恒温水浴进水管、侧上方出水口连接 恒温水浴出水管。
b、接种
在厌氧反应器(EGSB)中接种厌氧颗粒污泥和好氧活性污泥，初始污泥 浓度为8～12g/L;在曝气池中接种好氧活性污泥，曝气池的初始污泥浓度为 2～5g/L。
c、启动阶段
厌氧反应器(EGSB)夹套内用30℃恒温水循环水浴;启动阶段，控制厌 氧反应器(EGSB)的水力停留时间在13～5h，回流比1∶1～3∶1，对应反应 区的上升流速从0.16m/h提高至0.83m/h，厌氧/好氧(A/O)段的水力停留 时间分别在2h/6h，污泥浓度为3g/L，污泥龄为15d，污泥回流比50%，曝 气池溶解氧浓度在2.0～4.0mg/L。
d、稳定运行阶段
停止厌氧反应器(EGSB)夹套内的恒温水浴循环，整个污水处理系统在 室温下运行，调整厌氧反应器(EGSB)的水力停留时间在5～1.3h，回流比 1∶1～6∶1，对应的反应区上升流速从0.83m/h提高至3.76m/h。厌氧/好氧 (A/O)段水力停留时间的调控区间分别在1.5～2.5h/4.5～7.5h，污泥浓度、 污泥龄和污泥回流比的调控范围分别在2～4g/L，10～15d和50%～100%之间。
本发明的显著效果为：
(1)硝酸盐与COD的去除能够很快显现。系统在此基础上成功实现氨氮 和亚硝酸盐的同时稳定去除，启动完成仅历时45d。
(2)单级厌氧反应器(EGSB)可获得优质出水，无机氮及COD的最高去 除效率分别达到58.3%和71.1%，系统兼具稳定高效的有机物去除及脱氮除磷 功能，出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准(B标准) 要求。
(3)占地面积小、运行管理简便、负荷率高、水力停留时间短、处理效 果好、抗冲击能力强等。