申请日2006.01.06
公开(公告)日2006.06.28
IPC分类号C02F3/28; C02F3/12
摘要
复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱氮方法，属于污水处理技术领域。为了解决现行工艺存在氮磷同步去除效果不佳的问题，本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一、回流污泥携带硝酸盐反硝化;二、厌氧释磷;三、反硝化聚磷;四、好氧硝化聚磷;五、沉淀后污泥和上清液回流。本发明应用活性污泥与生物膜复合式反应器，独特的硝化液回流方式形成高污泥浓度的厌氧池，将除磷脱氮制约和影响因素分解，使脱氮和除磷效果同时达到最佳，利用反硝化聚磷缓解碳源需求矛盾，尤其适用于低碳氮比的城市污水处理，除磷效果极佳，而且具有流程简单、效果稳定和低耗高效的特点，可用于污水厂现有工艺改造。
权利要求书
1、复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱氮方法，其特征在于所 述除磷脱氮方法按照如下步骤进行：
一、回流污泥携带硝酸盐反硝化：原水首先进入接触池，与沉淀池回流的 富含聚磷菌的活性污泥短暂混合，控制水力停留时间5～10分钟，将污泥中携 带的少量硝酸盐迅速反硝化;
二、厌氧释磷：接触池出水进入厌氧池，在厌氧池中反硝化聚磷菌吸收大 量的简单低分子量的有机物以聚-β-羟基烷酸酯形式贮存在体内，同时释放磷;
三、反硝化聚磷：含有氨氮、磷、少量剩余有机物和已释放磷的聚磷菌的 泥水混合液进入缺氧池，与沉淀后回流的含有硝酸盐的上清液混合，反硝化聚 磷菌以硝酸盐为电子受体进行反硝化聚磷;
四、好氧硝化聚磷：缺氧池出水进入固定安装有半软性填料的生物膜-活 性污泥复合式好氧池中，生物膜完成硝化反应，聚磷菌完成剩余有机物的降解 和将反硝化聚磷后残余磷吸收完全，控制厌氧池、缺氧池、好氧池的体积比为 1∶1.5～1.75∶2.5～3，三池总水力停留时间为8～12小时;
五、沉淀后污泥和上清液回流：含有硝酸盐和残余的难降解有机物的好氧 池出水经沉淀池进行泥水分离，沉淀浓缩后含聚磷菌的污泥返回至接触池降解 有机物和释磷，含有硝酸盐的上清液回流至缺氧池为反硝化聚磷菌提供硝酸盐。
2、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述接触池为推流式窄廊道。
3、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述厌氧池和缺氧池均为加有水下搅拌器的方形池或加有 水下推进器的廊道。
4、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述好氧池采用大孔或中孔鼓风曝气。
5、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述含有硝酸盐的上清液的回流比为100～150%。
6、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述污泥回流比为50～70%。
7、根据权利要求1所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述半软性填料为由变性聚乙烯塑料或钢骨架支撑的多层 腈纶丝纤维。
8、根据权利要求7所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱 氮方法，其特征在于所述多层腈纶丝纤维的丝径为0.2～0.4mm，半软性填料的 比表面积为62m2/m3，比容积为1.8～2.2L/m3。
9、根据权利要求7或8所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除 磷脱氮方法，其特征在于所述多层腈纶丝纤维的装填密度为25%。
10、根据权利要求7所述的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷 脱氮方法，其特征在于所述半软性填料为圆柱状或片状。
说明书
复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱氮方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种复合式活性污泥缺氧聚磷生 物膜硝化同步除磷脱氮方法。
背景技术
氮磷去除需涉及硝化、反硝化、微生物释磷和吸磷等过程，各过程对微生 物组成、基质类型及环境条件的要求不一样，在同一污水处理工艺系统中就不 可避免地产生了各过程间的矛盾关系。实际应用中经常出现脱氮效果好时除磷 效果较差，而除磷效果好时脱氮效果不佳的情形。现行同步生物脱氮除磷工艺 的问题如下：
(1)只有单一的活性污泥系统，系统中的硝化菌与聚磷菌间存在泥龄矛盾， 硝化菌世代周期较长，而聚磷菌多为短世代微生物。
(2)缺氧反硝化、厌氧释磷过程对COD的需求量大，竞争原污水易降解 COD(以VFA代表)碳源。缺氧反硝化、厌氧释磷分开设置要求污水有较高的 碳氮比和碳磷比，实际很难达到要求。
(3)采用前置反硝化脱氮模式，回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区对聚磷菌 释磷产生不利影响;或采用流程较长的污泥与混合液的多重回流，增加了系统 复杂性及基建和运行费用。
(4)设置混合液内循环，所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了 完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧 区，因此除磷效果不好。
城市污水处理厂出水排入地表III类功能水域等执行城镇污水处理厂污染物 排放标准(GB 18918-2002)一级标准的B标准，即COD<60mg/L、BOD5<20mg/L、 SS<20mg/L、TN<20mg/L、NH4-N<8mg/L(水温低于12℃时15mg/L)、TP<1mg/L。 引入稀释能力较小的河流作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级 标准的A标准，即COD<50mg/L、BOD5<10mg/L、SS<10mg/L、TN<15mg/L、 NH4-N<5mg/L(水温低于12℃时8mg/L)、TP<0.5mg/L。我国目前的江河湖库 富营养化的限制因子多为磷，城市污水处理厂的国家排放标准对氮的要求不如 磷严格，因此期望污水处理工艺能够获得稳定且最好低于排放标准的磷含量。 现行工艺的氮磷同步去除效果不佳，多表现为除磷效果更差，开发具有更好除 磷效果的工艺势在必行，要求具有流程简单、效果稳定和低耗高效的特点。
发明内容
为了解决现行工艺氮磷同步去除效果不佳的问题，本发明提供一种复合式 活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱氮方法，该方法应用活性污泥与生物 膜复合式反应器和独特硝化液的回流方式形成高污泥浓度的厌氧池，将除磷脱 氮制约和影响因素分解，使脱氮和除磷效果同时达到最佳，利用反硝化聚磷缓 解碳源需求矛盾，尤其适用于低碳氮比的城市污水处理，除磷效果极佳，而且 具有流程简单、效果稳定和低耗高效的特点，可用于污水厂现有工艺改造。本 发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一、回流污泥携带硝酸盐反硝化：原水首先进入接触池，与沉淀池回流的 富含聚磷菌的活性污泥短暂混合，控制水力停留时间5～10分钟，将污泥中携 带的少量硝酸盐迅速反硝化;
二、厌氧释磷：接触池出水进入厌氧池，在厌氧池中反硝化聚磷菌吸收大 量的简单低分子量的有机物以聚-β-羟基烷酸酯形式贮存在体内，同时释放磷;
三、反硝化聚磷：含有氨氮、磷、少量剩余有机物和已释放磷的聚磷菌的 泥水混合液进入缺氧池，与沉淀后回流的含有硝酸盐的上清液混合，反硝化聚 磷菌以硝酸盐为电子受体进行反硝化聚磷;
四、好氧硝化聚磷：缺氧池出水进入固定安装有半软性填料的生物膜—活 性污泥复合式好氧池中，生物膜完成硝化反应，聚磷菌完成剩余有机物的降解 和将反硝化聚磷后残余磷吸收完全，控制厌氧池、缺氧池、复合式好氧池的体 积比为1∶1.5～1.75∶2.5～3，三池总水力停留时间为8～12小时;
五、沉淀后污泥和上清液回流：含有硝酸盐和残余的难降解有机物的好氧 池出水经沉淀池进行泥水分离，沉淀浓缩后含聚磷菌的污泥返回至接触池降解 有机物和释磷，含有硝酸盐的上清液回流至缺氧池为反硝化聚磷菌提供硝酸盐。
本发明的复合式活性污泥缺氧聚磷生物膜硝化同步除磷脱氮方法具有以下 优点：
①稳定高效的除磷效果：通过设立接触池，将污泥中携带的少量硝酸盐迅 速反硝化，避免对释磷造成影响。以沉淀后的硝化液回流代替了A2/O工艺和 UCT工艺的混合液回流，因此全部污泥经历了厌氧、缺氧和好氧的循环。厌氧 区污泥浓度高，可以达到1.5～2倍缺氧池污泥浓度，对进水中的大分子有机物 降解效果好，释磷充分。
②采用复合式活性污泥与生物膜反应器保障冬季低温时硝化脱氮效果，提 高了生物处理系统抗冲击负荷能力。复合式活性污泥与生物膜反应器是微生物 附着生长和悬浮生长的组合构筑物，可以提高生物量，有效的防止生物固体从 系统中流失，改善二沉池固液分离效果。同时将硝化菌栖息于填料表面固着于 生物膜上，不参与污泥回流，一定程度上将污泥龄长且不耐受低温的硝化菌与 聚磷菌分开，实现了微生物相分离，避免了污泥龄的矛盾。
③通过缺氧反硝化除磷“一碳两用”，缓解反硝化和释磷对COD的需求矛 盾，其所需的C/N较低，剩余污泥产量和供氧量少，适用于低碳氮比的城市污 水处理。
④工艺设有2个回流、5个池区，工艺简单，易于控制和管理，可用于污水 厂现有工艺改造。