申请日2008.11.25
公开(公告)日2009.05.06
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及同步脱氮除磷的生活污水处理工艺，整个工艺反应都是在一个序批式生物反应器内进行，分别经历厌氧期、好氧期、缺氧期、好氧期、静止沉淀、排水闲置期六个阶段，即在(AO)3SBR工艺的基础上减少了一个厌氧段和一个好氧段，从而有利于培养反硝化聚磷菌，使其成为聚磷菌中的优势菌属，且反硝化聚磷菌在反应中的“一碳两用”进行反硝化吸磷而无需外加碳源，达到了节省碳源目的，减少了一个好氧段，使好氧时间由原来130min降至90min，降低能耗约31%，又由于(AO)2SBR工艺相对于(AO)3SBR工艺少了一个(A/O)交替操作，从而延长了仪器使用寿命，生活污水的TN、TP、COD、TOC去除效果分别为78.47%、99.5%、86%、79.3%，向生活污水中加入部分乙酸钠则氮磷的去除效果都有所提高。
翻译权利要求书
1、一种同步脱氮除磷的(AO)2SBR生活污水工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)反硝化聚磷菌菌种驯化
①在序批式生物反应器中以人工配水驯化接种污泥，接种污泥量为序批 式生物反应器容器容积的33%，所用的人工配水水质指标为：COD 300mg/L，NH4 +-N30mg/L，TP8.0mg/L;
②以厌氧2h、好氧4h的运行方式培养两个月以富集聚磷菌;
③以厌氧1.5h/好氧1.0h/缺氧3.0h/好氧0.5h条件下运行两个月，培养 反硝化聚磷菌使其成为聚磷菌中的优势菌属;
(2)生活污水的预处理
①待处理的生活污水分别经过粗格栅、细格栅去除污水中的漂浮物;
②经过初沉池去除部分泥沙;
(3)生活污水脱氮除磷处理
在序批式反应器中，将步骤(1)中预先经驯化好的菌种与步骤(2) 中预处理过的生活污水以1∶2的体积比混合，进水水质指标均值为 COD 248.7mg/L，NH4 +-N32mg/L，TN39.2mg/L，TP3.8mg/L，分别 经历厌氧期、好氧期(DO=2.0～3.0mg/L)、缺氧期、好氧期、沉淀排水、 闲置期六个阶段：
①在厌氧期：控制周期在1.5h，搅拌速度为100r/m，DO≤0.2mg/L， 污泥中的经驯化的微生物利用水中的有机物合成内碳源并水解体内 的聚磷而向水中释放大量的磷;
②好氧期：控制周期在1.0h，以100r/m的速率一边搅拌一边曝气，控 制DO约为2.5mg/L，聚磷菌大量消耗内碳源并以O2为电子受体进 行好氧吸磷，同时对氨氮进行硝化，使之转化为硝态氮和亚硝态氮;
③缺氧期：控制周期在3.0h，搅拌速度为100r/m，控制DO≤0.2mg/L， 以硝态氮和亚硝态氮为电子受体继续利用内碳源进行反硝化吸磷;
④好氧期：控制周期在0.5h，搅拌速度为100r/m，DO在2.0mg/L～ 3.0mg/L，把亚硝态氮氧化为硝态氮，防止亚硝态氮对水体产生污 染，好氧末排泥，控制泥龄(SRT)在12～15d，污泥浓度(MLSS)在 3000～4000mg/L;
⑤沉淀排水：好氧后的泥水混合物静置沉淀，控制周期在1h;
⑥闲置期：排出上清液后进入闲置期，控制周期在1h，残留的污泥和 水保留在序批式生物反应器内的进入下一周期。
说明书
一种同步脱氮除磷的(AO)2SBR生活污水处理工艺
技术领域
本发明涉及同步脱氮除磷的生活污水处理工艺。
背景技术
在污水处理过程中，厌氧/缺氧交替运行条件下，易富集一类兼有反硝化作 用和除磷作用的DPAOs(反硝化聚磷菌)，DPAOs可利用氧气、硝酸盐、亚硝 酸盐作为电子受体，且其基于胞内PHAs和糖原的生物代谢作用与传统的PAOs (聚磷菌)相似。厌氧时，DPAOs吸收挥发性脂肪酸贮存为胞内PHAs(聚羟基 烷酸)，同时胞内聚磷水解释磷和糖原;好氧时大量消耗胞内PHAs快速吸磷并 合成糖原;缺氧脱氮吸磷则是以硝酸盐为电子受体，通过降解胞内PHAs吸收胞 外正磷和进行反硝化脱氮，即同步脱氮除磷。DPAOs以硝酸盐为电子受体反硝 化脱氮除磷时无需外加碳源，可实现“一碳两用”，具有处理费用低、能量消耗 小，污泥产量少等优点。
序批式活性污泥法(SBR)具有稳定高效的污水处理能力，近年来，又出现 了SBR新工艺及其变型工艺，如(AO)3SBR工艺、(A2/O+A/O)的工艺、(A/O/A) SBR工艺和(A/O)SBR工艺等。
(A/O/A)SBR工艺和(A/O)SBR工艺对生活水中的TN、TP的去除效果 较低，需要外加碳源才能增大脱氮除磷的效果，既浪费了能源又浪费了碳源。
(AO)3SBR工艺相对成熟，脱氮除磷效果较好，其运行方式为厌氧/好氧/缺 氧/好氧/缺氧/好氧(A/O/A/O/AO)，对生活污水中的总氮(TN)、总磷(TP)、 化学耗氧量(COD)的去除效果分别为75%、99.5%、85%。然而(AO)3SBR工艺 由于好氧次数多且好氧时间相对较长而消耗了较多的能源，厌氧和好氧交替次 数多又使得仪器的使用寿命大为缩短。
(A2/O+A/O)的工艺相对于(AO)3SBR工艺来说，有两个较长的好氧段 且需要外加碳源既浪费了能源又浪费了碳源，增大了污水处理成本，此外虽然 提高了反硝化除磷的比例但是由于反应不彻底导致整体的脱氮除磷效果较低。
自1999年以来，我国生活污水排放量超过了工业废水排放量，而城市污水 处理率依然很低。因此，随着环保要求越来越高，污水脱氮除磷工艺成为水污 染控制中的热点，开发出能源消耗少、处理费用低、氮磷去除效果好的新工艺 就显得尤为重要和紧迫。
发明内容
本发明为了解决(AO)3SBR工艺中由于好氧次数多且好氧时间相对较长而消 耗了较多的能源，厌氧和好氧交替次数多又使得仪器的使用寿命大为缩短的缺 点问题，开发了能耗少、处理费用大大降低且脱氮除磷效果稳定高效的新工艺， 即(AO)2SBR工艺。
本发明的技术方案
一种同步脱氮除磷的(AO)2SBR生活污水工艺，包括如下步骤：
(1)反硝化聚磷菌菌种驯化
接种污泥取自上海市长桥水质净化厂，以人工配水为进水驯化取来的接种污 泥的步骤：
①在序批式生物反应器中以人工配水驯化接种污泥，接种污泥量为序批 式生物反应器容器容积的33%，所用的人工配水水质指标为：COD 300mg/L，NH4 +-N30mg/L，TP 8.0mg/L;
②以厌氧2h、好氧4h的运行方式培养两个月以富集聚磷菌(PAOs);
③然后在厌氧期、好氧期间插入一段缺氧期并逐渐延长缺氧期的时间来 促进反硝化聚磷菌的生长，经验证：在厌氧1.5h/好氧1.0h/缺氧3.0h/ 好氧0.5h的运行方式下反硝化聚磷菌生长最好;在该驯化方式培养两 个月，培养反硝化聚磷菌(DPAOs)使DPAOs成为PAOs(聚磷菌) 中的优势菌属。
(2)生活污水的预处理
预处理步骤为：泵入的生活污水分别经过粗格栅、细格栅去除漂浮 物，再经过初沉池沉降泥沙。
(3)生活污水脱氮除磷处理
在序批式反应器中，将步骤(1)中预先经驯化好的菌种与步骤(2) 中预处理过的生活污水以1∶2的体积比稀释，进水水质指标均值为 COD 248.7mg/L，NH4 +-N32mg/L，TN39.2mg/L，TP3.8mg/L，并调整反 应器中生活污水在DO=2.0～3.0mg/L(好氧期)，HRT约为7h，SRT=12～15d 的条件下，分别经历厌氧期、好氧期、缺氧期、好氧期、沉淀排水、闲 置期六个阶段：
①在厌氧期：控制周期在1.5h，搅拌速度为100r/m，制DO在≤0.2mg/L， 污泥中的经驯化的微生物利用水中的有机物合成内碳源并水解体内的 聚磷而向水中释放大量的磷;
②好氧期：控制周期在1.0h，以100r/m的速率一边搅拌一边曝气，控制 DO为2.0～3.0mg/L，在好氧段聚磷菌大量消耗内碳源并以O2为电子 受体进行好氧吸磷，同时对氨氮进行硝化，使之转化为硝态氮和亚硝 态氮;
③缺氧期：控制周期在3.0h，DO在≤0.2mg/L，以硝态氮和亚硝态氮为 电子受体继续利用内碳源进行反硝化吸磷;
④好氧期：控制周期在0.5h，DO在2.0mg/L～3.0mg/L，把亚硝态氮 氧化为硝态氮，防止亚硝态氮对水体产生污染，好氧末排泥，控制泥 龄(SRT)在12～15d，污泥浓度(MLSS)在3000～4000mg/L;
⑤沉淀排水：好氧后的泥水混合物静置沉淀，控制周期在1h;
⑥闲置期：排出上清液后进入闲置期，控制周期在1h，残留的污泥和 水保留在序批式生物反应器内的进入下一周期。
由于生活污水成分复杂，有机物含量少且难降解，因而COD利用率降低导 致厌氧阶段释磷量大大减少，硝化效果虽然比较好，但是由于合成的内碳源较 少，硝化得到的硝态氮和亚硝态氮无法完全被去除，因而除氮的效果略低，若 向生活污水中加入部分乙酸钠则氮磷的去除效果升高了许多。
本发明的技术效果
通过本发明的工艺结果发现，厌氧/好氧/缺氧/好氧的运行方式更有利于培 养反硝化聚磷菌，使其成为聚磷菌中的优势菌属(77.3%)，而反硝化聚磷菌在 反应中的“一碳两用”进行反硝化吸磷而无需外加碳源的机理，达到了节省碳 源目的;减少了一个好氧操作，使好氧时间由原来的130min降至90min，降低 能耗约31%;(AO)2SBR工艺相对于(AO)3SBR工艺减少了一个(A/O)交替操 作，从而延长了仪器的使用寿命。
本发明的(AO)2SBR同步脱氮除磷的工艺，该工艺一天运行三个周期，每周 期8h，最终运行方式是厌氧/好氧/缺氧/好氧/静止沉淀/排水闲置，在 DO=2.0～3.0mg/L(好氧期)，HRT=20h，SRT=12～15d的条件下对氮、磷处理效 果最佳。使用该工艺无需外加碳源的情况下对生活污水的TN、TP、COD、TOC 去除效果分别为78.47%、99.5%、86%、79.3%。若向生活污水中加入部分乙酸 钠(COD=350mg/L)后则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%。