申请日2006.07.28
公开(公告)日2008.01.30
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺。本发明需要解决的技术问题是：提供一种同步脱氮除磷与有机质高效降解的新颖生化水处理工艺及其基本流程。本发明新工艺特征在于采用脱硝聚磷功能菌和“厌氧-缺氧-厌氧-微氧”双循环工艺流程。利用特种脱硝聚磷功能菌，并通过微动力供氧系统保持功能菌的最大活性;辅助在线氧化-还原电位(ORP)、溶解氧(DO)与pH的监测与监控、通过“厌氧-缺氧”与“厌氧-微氧”双循环工艺流程来实现功能菌对污水的同步脱氮除磷与有机质的高效降解。
权利要求书
1.一种微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺，辅助微动力供氧，其特征 在于采用脱硝聚磷功能菌和“厌氧-缺氧-厌氧-微氧”双循环工艺流程，
所述的脱硝聚磷功能菌的制备步骤为：取常规活性污泥作为功能菌的接 种源;预备BOD5∶NH4 +-N∶PO4 3-P重量比为40±20∶8±3∶2±1的中等浓 度中等可解降有机污水;设计水停留时间为1～5天、活性污泥停留时间为6～ 18天;设计双循环中的“厌氧-缺氧”前半循环时间为3±2小时-2±1小时、 “厌氧-微氧”后半循环时间为3±2小时-2±1.5小时;污水在前半循环阶段 内输入总量的20～80%、在后半循阶段内输入总量的80～20%;留有0.2～1.5 小时作为最后沉淀期，用于剩余污泥排放和处理水排放;通过在线氧化还原 电位监测并反馈至曝气系统，确保在前半循环的“缺氧”期内，微动力供氧 强度的上限为液相ORP水平低于0mV;在后半循环的“微氧”期内，微动力 供氧强度的上限为液相DO水平低于2mg/L;
所述的“厌氧-缺氧-厌氧-微氧”双循环工艺流程为“厌氧-缺氧”半循 环加“厌氧-微氧”半循环，即首先进行“厌氧-缺氧”前半循环，此半循环 内两个独立分阶段——“厌氧”期、“缺氧”期——时间分配比为2∶1～1∶2; 随后进行“厌氧-微氧”后半循环，此半循环内两个独立分阶段——“厌氧” 期、“微氧”期——时间分配比为2∶1～1∶2;一个完整循环周期的时间为6～ 24小时。
2.根据权利要求1所述的微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺，其特征 在于所述的脱硝聚磷功能菌的制备步骤，连续进行1～4周后，反应器系统即 可筛选出富含脱硝聚磷功能菌的活性污泥。该活性污泥颗粒平均直径为9～ 18um、污泥容积指数为30～70、脱硝聚磷功能菌群在污泥微生物总密度的比 例达到15～60%、脱硝聚磷功能菌总磷浓度占干物质重量的6～20%。
3.根据权利要求2所述的微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺，其特征 在于所述的脱硝聚磷功能菌的制备步骤为，取常规活性污泥作为功能菌的接 种源;预备BOD5∶NH4 +-N∶PO4 3-P重量比为40∶8∶1的中等浓度中等可解 降有机污水;设计水停留时间为2天、活性污泥停留时间为12天;设计双循 环中的“厌氧-缺氧”前半循环时间为2小时-2小时、“厌氧-微氧”后半循环 时间为2小时-1.5小时;污水在前半循阶段内输入总量的60%、在后半循阶 段内输入总量的40%;留有0.5小时作为最后沉淀期，用于剩余污泥排放和处 理水排放;通过在线ORP监测并反馈曝气系统，确保在前半循环的“缺氧” 期内，微动力供氧强度的上限为液相ORP水平低于0mV;在后半循环的“微 氧”期内，微动力供氧强度的上限为液相DO水平低于2mg/L;按上述步骤 连续进行一周后，反应器系统即可筛选出富含脱硝聚磷功能菌的活性污泥。
说明书
微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体是一种微动力同步脱氮除磷生化水处理 工艺。它适用于含氮磷等营养物的有机污水，如市政污水、居民生活污水、 食品工业污水、餐饮行业污水等;也适用于高浓度难降解有机污水，如禽畜 牧粪尿污水、屠宰场冲洗污水、垃圾渗漏液等。
技术背景
排放未经处理或未达标的含氮磷等营养物有机污水，可引起水体污染、 水质下降与水生态功能受损等环境与生态问题，特别容易引起水体富营养化 的暴发。目前，传统污水生化处理工艺(如市政污水A-O法)能够胜任低浓 度条件下的脱氮及降解有机质等处理要求，但不能胜任同步脱氮除磷及降解 有机质等处理要求，特别是高浓度难降解有机污水(如畜牧场粪尿污水)。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种同步脱氮除磷与有机质高效降 解的新颖生化水处理工艺及其基本流程。
本发明新工艺主要利用特种脱硝聚磷功能菌(NDPAOs：β-Proteobacteria， γ-Proteobacteria，Actinobacteria，Pseudomonas strain JR12，Agrobacterium tumefaciens，Aquaspirillum dispara，Dechlorimonas，Propionibacter pelophilus， Rhodocyclus)，并通过微动力供氧系统保持功能菌的最大活性;辅助在线氧化 -还原电位(ORP)、溶解氧(DO)与pH的监测与监控、通过“厌氧-缺氧” 与“厌氧-微氧”双循环工艺流程来实现功能菌对污水的同步脱氮除磷与有机 质的高效降解。
本发明的微动力同步脱氮除磷生化水处理工艺，辅助微动力供氧，其特 征在于采用脱硝聚磷功能菌和“厌氧-缺氧-厌氧-微氧”双循环工艺流程，
所述的脱硝聚磷功能菌的制备步骤为：取常规活性污泥作为功能菌的接 种源;预备BOD5：NH4 +-N：PO4 3-p重量比为40±20：8±3：2±1的中等浓 度中等可解降有机污水;设计水停留时间(HRT)为1～5天、活性污泥停留 时间(SRT)为6～18天;设计双循环中的“厌氧-缺氧”前半循环时间为3 ±2小时-2±1小时、“厌氧-微氧”后半循环时间为3±2小时-2±1.5小时; 污水在前半循环阶段内输入总量的20～80%、在后半循阶段内输入总量的 80～20%;留有0.2～1.5小时作为最后沉淀期，用于剩余污泥排放和处理水排 放;通过在线氧化还原电位(ORP)监测并反馈至曝气系统，确保在前半循 环的“缺氧”期内，微动力供氧强度的上限为液相ORP水平低于0mV;在后 半循环的“微氧”期内，微动力供氧强度的上限为液相DO水平低于2mg/L;
所述的“厌氧-缺氧-厌氧-微氧”双循环工艺流程为“厌氧-缺氧”半循 环加“厌氧-微氧”半循环，即首先进行“厌氧-缺氧”前半循环，此半循环 内两个独立分阶段——“厌氧”期、“缺氧”期——时间分配比为2∶1～1∶2; 随后进行“厌氧-微氧”后半循环，此半循环内两个独立分阶段——“厌氧” 期、“微氧”期——时间分配比为2∶1～1∶2;一个完整循环周期的时间为6～ 24小时。
所述的脱硝聚磷功能菌的制备步骤，优选为，连续进行1～4周后，反应 器系统即可筛选出富含脱硝聚磷功能菌的活性污泥。该活性污泥颗粒平均直 径为9～18um、污泥容积指数为30～70、脱硝聚磷功能菌群在污泥微生物总 密度的比例达到15～60%、脱硝聚磷功能菌总磷浓度占干物质重量的6～ 20%。
本发明曝气工艺为多点扩散型微动力供氧法，即在反应器底部均匀、多 点地安装微孔圆盘型曝气扩散器。在“厌氧-缺氧”前半循环内，在“缺氧” 期开始时随即开启曝气系统，通过ORP在线监测控制曝气强度，要求在此阶 段内ORP水平低于0mV;在“厌氧-微氧”后半循环内，在“微氧”期开始 时随即开启曝气系统，通过ORP与DO联立在线监测控制曝气强度，要求在 此阶段内DO水平低于2mg/L。
本发明污水输入法为两步法，即在“厌氧-缺氧”前半循环内，在“厌氧” 的开始阶段输入污水，其负荷为一个完整循环周期内污水输入总量的20～ 80%;在“厌氧-微氧”后半循环内，在“厌氧”的开始阶段输入污水，其负 荷为一个完整循环周期内污水输入总量的80～20%。
与传统的(单循环)厌氧-好氧工艺比较，本发明及其基本流程创新性在于：
(1)通过微动力曝气法形成的缺氧/微氧状态，硝化作用形成的硝酸盐(部 分亚硝酸盐)随即成为反硝作用的底物，通过硝化-反硝反联立作用将污水中 的还原态氮转化为氮气。
(2)本发明双循环工艺条件下形成的脱硝聚磷细菌具有利用硝酸盐(部分 亚硝酸盐)而不是自由氧作为电子受体的独特功能，聚磷的同时进行硝酸盐的 还原作用。
(3)在双循环模式下，通过两次污水进料的方法依次产生了二个相对独立 的厌氧状态，第二轮厌氧状态下进行的反硝化作用将前一轮缺氧过程中剩余 的硝酸盐还原为氮气;同时聚磷微生物继续利用前一轮缺氧过程中剩余的硝 酸盐作为电子受体，聚蓄磷并防止大量生物磷厌氧释放;减少活性污泥的产 生量。
与传统厌氧-好氧单循环工艺比较，微动力曝气法保障下的双循环工艺可 减少能源投入的20～50%。另外，两次相对独立循环串联的运行模式特别适应 于高浓度的有机污水(如畜禽养殖污水)的同步除脱氮除磷及有机质降解，而 对于低浓度污水的处理可以通过增加污水进水负荷、缩短HRT及活性污泥 SRT来实现低能源投入与高效能的处理率。