專利名稱：城市污水同步脫氮除磷工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市污水同步脫氮除磷工藝。
背景技術(shù)：
污水處理中脫氮與除磷之間的關(guān)系比較復(fù)雜，一般認(rèn)為，硝化菌、反硝化菌與除磷菌對氧的需求和世代周期等生理特征存在很大差異，很難在同一反應(yīng)器中實現(xiàn)氮、磷的高效同步去除。最新的脫氮除磷工藝都是基于對生物攝/放磷代謝機(jī)理重新認(rèn)識后發(fā)現(xiàn)的“反硝化除磷”新途徑而開發(fā)的。反硝化聚磷菌將吸磷和脫氮過程的結(jié)合，不僅節(jié)省了對碳源的需求，還可節(jié)省曝氣所需的能源，此外，可以大大降低剩余污泥的產(chǎn)量，符合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。目前，具有反硝化除磷特征的城市污水同步脫氮除磷工藝主要有厭氧/好氧(A/O)、厭氧/缺氧/好氧(A/A/O)，以及多級序批式活性污泥法(SBR)等，其共同特征是多個反應(yīng)器串聯(lián)、并聯(lián)，實現(xiàn)不同階段、不同操作條件下不同反應(yīng)器中優(yōu)勢菌種的富集，實現(xiàn)對不同污染物的去除。但是，以上工藝都存在流程長、土建投資與運行費用高、氮和磷的同步去除率低、控制復(fù)雜等不足，且無法對已建工程進(jìn)行簡單改造來滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有城市污水處理工藝中氮、磷去除率低、流程長、投資大、管理難等不足，提供一種城市污水高效同步脫氮除磷新工藝，該工藝反應(yīng)流程短，該工藝能節(jié)約碳源，無需污泥回流，動力消耗低，且占地省，設(shè)備投資少，基建投資與運行費用分別為傳統(tǒng)污水處理工藝的50％、30％左右；并具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運行穩(wěn)定、處理效果好等優(yōu)點；本工藝還可以采用程序控制，控制點少，控制簡單、運行管理方便。且容易在污水處理廠已建老工藝的基礎(chǔ)上通過簡單改造實現(xiàn)對污染物的高效去除。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮生物體系；反應(yīng)器按厭氧、好氧、缺氧工序運行，達(dá)到污水中氮、磷及有機(jī)物的同步去除。
反應(yīng)器中投加活性污泥和懸浮生物膜載體，經(jīng)兩階段法培養(yǎng)馴化后，形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能的微生物共存，第一階段在厭氧/好氧條件下處理含磷城市污水，初步形成了一定數(shù)量的生物膜。第二階段在厭氧/好氧/缺氧條件下處理含磷城市污水，提高以硝酸鹽氮作為電子受體的反硝化聚磷菌的數(shù)量，且形成均勻致密的生物膜，達(dá)到理想的脫氮除磷的效果。經(jīng)培養(yǎng)、馴化后在反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能、不同世代周期的微生物共存。
本發(fā)明的具體工藝步驟為1、活性污泥與生物膜載體的投加。在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中投加活性污泥和作為生物膜載體的塑料多面空心球，其中活性污泥取自城市污水處理廠二沉池，活性污泥的濃度為3000～5000mg/L，塑料多面空心球載體可從市場購買，載體主要特征為載體材質(zhì)為聚氯乙稀塑料，直徑為20～100mm，當(dāng)載體上生物膜培養(yǎng)成功后在污水中可以形成懸浮狀態(tài)。投加載體的堆積體積占序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的25～40％。
2、活性污泥與生物膜的培養(yǎng)與馴化?；钚晕勰嗯c生物膜的培養(yǎng)與馴化分為兩階段第一階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧條件下運行，處理城市污水，污水水質(zhì)為化學(xué)需氧量(COD)，150～600mg/L；懸浮固體(SS)，100～300mg/L；總氮(TN)，20～80mg/L；氨氮(NH4+-N)，20～50mg/L；總磷(TP)，4～15mg/L。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌150min，好氧曝氣并攪拌240min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧(DO)≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，即周期末排出的上清液體積為序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的0.8。攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為60～100r/min。共需運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度(MLSS)為2200～3000mg/L，活性污泥的污泥停留時間(SRT)為10d。(第一階段的目的是使序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在此條件下具有高效的除磷性能，活性污泥中聚磷菌成為優(yōu)勢菌種，初步形成了一定數(shù)量的生物膜。)第二階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧/缺氧條件下運行，處理含磷城市污水，污水水質(zhì)同第一階段。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧曝氣并攪拌210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L、缺氧階段溶解氧≤0.5mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為60～100r/min。共需運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度和生物膜上的生物量約各占50％，其中活性污泥濃度為2200～3000mg/L，活性污泥的污泥停留時間為10d。(第二階段的目的是提高活性污泥和生物膜中以硝酸鹽氮作為電子受體的反硝化聚磷菌的數(shù)量，且在載體上形成均勻致密的生物膜，達(dá)到理想的脫氮除磷的效果。)經(jīng)本法培養(yǎng)、馴化后在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能、不同世代周期的微生物共存，處理后的出水達(dá)到或接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)，工藝開始正式運行。
3、工藝的正式運行。正式運行的工藝流程為首先污水經(jīng)格柵和沉砂池截留污水中較大的懸浮物與顆粒物，同時沉砂池兼作調(diào)節(jié)池，對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后污水由泵提升至序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中，反應(yīng)器先后經(jīng)厭氧攪拌、好氧(曝氣并攪拌)、缺氧攪拌、靜置、排水排泥、閑置等階段。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min。厭氧攪拌段溶解氧≤0.2mg/L，本階段聚磷菌去除污水中有機(jī)物的同時釋放磷；好氧段啟動曝氣風(fēng)機(jī)，通過微孔曝氣頭向反應(yīng)器內(nèi)充入空氣，通過調(diào)節(jié)曝氣量控制溶解氧為2.0mg/L左右，同時通過攪拌強(qiáng)化湍流，實現(xiàn)部分磷的吸收、氨氮的完全硝化和部分總氮通過同步硝化和反硝化反應(yīng)而去除，并進(jìn)一步降解污水中剩余的難降解有機(jī)物；缺氧攪拌段關(guān)閉曝氣風(fēng)機(jī)，溶解氧≤0.5mg/L，在無碳源條件下反硝化聚磷菌利用硝酸鹽氮作為電子受體進(jìn)行反硝化吸磷，實現(xiàn)氮、磷的同步去除；復(fù)合反應(yīng)器最后靜置30min后排出上清液，并同時排泥，排出反應(yīng)器中多余的活性污泥和脫落的生物膜，排水、排泥時間共15min，通過排泥控制反應(yīng)器中活性污泥濃度為2200～3000mg/L，保持生物膜與活性污泥中的生物量各為50％；排水和排泥結(jié)束后反應(yīng)器進(jìn)入閑置階段，閑置共15min。閑置結(jié)束后開始下一個反應(yīng)周期。經(jīng)復(fù)合生物反應(yīng)器處理后排出的上清液進(jìn)入消毒池消毒，達(dá)標(biāo)后排入?yún)^(qū)域水體；富含磷的剩余污泥與脫落的生物膜不回流，直接排入污泥處理系統(tǒng)，污水的消毒和污泥處理系統(tǒng)均采用常規(guī)方法。工藝在常溫下運行，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min，pH為6.5～8.2。
本工藝適用處理污水水質(zhì)為化學(xué)需氧量，150～600mg/L；懸浮固體，50～400mg/L；總氮，20～80mg/L；氨氮，20～60mg/L；總磷，3～15mg/L。
序批式復(fù)合生物反應(yīng)器同時具備好氧聚磷菌、反硝化聚磷菌、硝化菌和反硝化菌等不同菌種的生長環(huán)境，形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能、不同世代周期的微生物共存，生物相種群具有多樣化特征，所形成的微生物生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定，抗外界干擾及恢復(fù)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。由于生物膜的層狀結(jié)構(gòu)，反應(yīng)過程中生物膜表層為好氧層，中層為缺氧層，內(nèi)層為厭氧層，所以即使在好氧階段，反應(yīng)器中也有適合厭氧和缺氧微生物生長的環(huán)境，強(qiáng)化了厭氧-好氧-缺氧運行周期中反應(yīng)器對氮、磷的同步去除效果。在同一反應(yīng)器中可以實現(xiàn)高效的氮、磷去除效果，對總氮、總磷和有機(jī)物的平均去除率分別高于95％、95％和92％。
本工藝表現(xiàn)的較高有機(jī)物、氮及磷去除效率是與其所具有的流態(tài)和高效傳質(zhì)特性密不可分的。由于本工藝采用塑料多面空心球作為生物膜載體，生物膜與活性污泥的混合體系在攪拌時形成整體螺旋上升、局部紊流的復(fù)雜流態(tài)，產(chǎn)生的水流剪切力可降低液膜的厚度，減少活性污泥絮體的尺寸和生物膜的厚度，形成致密的生物膜，加速生物膜的更新，從而減少傳質(zhì)阻力。同時，由于水流的離心慣性效應(yīng)，可使活性污泥和載體以及有機(jī)物顆粒作徑向運動，粒徑與質(zhì)量差異形成的運動速率差異，加速了活性污泥絮體相對于有機(jī)底物的遷移，增加了液膜內(nèi)外的濃度差，有利于在空間上形成有機(jī)污染物濃度梯度分布，表現(xiàn)出良好的氧氣和硝酸鹽氮等電子受體和有機(jī)底物的傳質(zhì)特性，從而提高了液膜中有機(jī)底物的補(bǔ)充速率。另外，由于塑料多面空心球具有多孔構(gòu)造，生物膜表面積大，好氧曝氣階段，能夠在載體上吸附一定氣泡，從而提高了氧的利用率。為達(dá)到同樣的溶解氧濃度，本工藝的曝氣量僅為普通活性污泥法的40％左右。反應(yīng)器中有機(jī)物、氮、磷與生物體的轉(zhuǎn)移速率高，從而提高了系統(tǒng)的處理效率，并可以減少反應(yīng)器的容積。
通過本發(fā)明提供的方法進(jìn)行活性污泥和生物膜的培養(yǎng)與馴化，在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中，形成活性污泥和懸浮生物膜的復(fù)合生物體系，在同一反應(yīng)器中實現(xiàn)微生物種群、數(shù)量和生長條件方面的復(fù)合，通過序批式厭氧-好氧-缺氧方式運行，實現(xiàn)其它工藝多個反應(yīng)器串、并聯(lián)同樣的脫氮除磷功能，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運行穩(wěn)定，并強(qiáng)化了去除效果。通過微生物好氧吸磷、反硝化除磷和同步硝化反硝化作用，實現(xiàn)同步脫氮除磷效果，能高效去除城市污水中的有機(jī)物、氨氮、磷、懸浮固體，其出水水質(zhì)各項指標(biāo)均低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)器中氧氣利用率高，其曝氣量僅為普通活性污泥法的40％；尤其是碳源利用率高，在處理低碳源高濃度氮、磷污水時，不需添加碳源，工藝運行中剩余污泥量少且無需污泥回流，可大大降低運行成本，運行費用僅為傳統(tǒng)城市污水處理工藝的40％。同時序批式復(fù)合生物反應(yīng)器采用周期方式運行，可以采用程序控制，控制點少，運行管理簡單方便。另外本工藝無需多種反應(yīng)器組合運行，占地省、投資少，基建投資僅為傳統(tǒng)污水處理工藝的60％。已建的序批式活性污泥反應(yīng)器經(jīng)簡單改造就可變成序批式復(fù)合生物反應(yīng)器，不需增加任何土建投資，卻可以大幅提高脫氮除磷的效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明的復(fù)合反應(yīng)器同步脫氮除磷工藝流程圖。
圖中，1.隔柵，2.調(diào)節(jié)池，3.序批式復(fù)合生物反應(yīng)器，4.消毒接觸池，5.曝氣裝置，6.消毒加藥裝置，7.程序控制裝置8.污泥濃縮池，9.污泥脫水裝置。
具體實施例方式
實施例1請參照圖1，應(yīng)用本工藝對某住宅區(qū)的生活污水進(jìn)行處理，主要構(gòu)筑物和設(shè)備包括隔柵、調(diào)節(jié)池、序批式復(fù)合生物反應(yīng)器、消毒接觸池、曝氣裝置、消毒加藥裝置、程序控制裝置、污泥濃縮池、污泥脫水裝置、以及水泵、曝氣風(fēng)機(jī)和相應(yīng)閥門、管道等附屬設(shè)備。污水水質(zhì)為化學(xué)需氧量，150～400mg/L，平均為285mg/L；懸浮固體，100～250mg/L，平均為180mg/L；總氮，26～50mg/L，平均為40mg/L；氨氮，20～38mg/L，平均為29mg/L；總磷，3～8mg/L，平均為4.5mg/L。
具體實施包括如下步驟1、活性污泥與生物膜載體的投加。在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中投加活性污泥和作為生物膜載體的塑料多面空心球，其中活性污泥取自城市污水處理廠二沉池，活性污泥的濃度為4000mg/L，塑料多面空心球載體材質(zhì)為聚氯乙稀塑料，直徑為80mm，投加載體的堆積體積占序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的30％。
2、活性污泥與生物膜的培養(yǎng)與馴化?；钚晕勰嗯c生物膜的培養(yǎng)與馴化分為兩階段第一階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧條件下運行，處理本住宅區(qū)生活污水，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌150min，好氧曝氣并攪拌240min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min。共運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，活性污泥的污泥停留時間為10d。第二階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧/缺氧條件下運行，處理本住宅區(qū)生活污水。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧曝氣并攪拌210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L、缺氧階段溶解氧≤0.5mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min。共運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度和生物膜上的生物量約各占50％，其中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，活性污泥的污泥停留時間為10d。經(jīng)本法培養(yǎng)、馴化后在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，反應(yīng)器的出水達(dá)到或接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。
3、工藝的正式運行。正式運行的工藝流程為首先污水經(jīng)格柵和沉砂池截留污水中較大的懸浮物與顆粒物，同時沉砂池兼作調(diào)節(jié)池，對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)后污水由泵提升至序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中，反應(yīng)器的運行周期為8h。進(jìn)水時間為30min；進(jìn)水完畢后，通過攪拌葉片厭氧攪拌，厭氧攪拌段溶解氧≤0.2mg/L，反應(yīng)時間為90min；然后開啟曝氣風(fēng)機(jī)并繼續(xù)攪拌，通過與曝氣管連接的微孔曝氣頭向反應(yīng)器內(nèi)充空氣，通過調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)曝氣量控制溶解氧為2.0mg/L左右，好氧(曝氣并攪拌)210min；其后，關(guān)閉曝氣風(fēng)機(jī)、持續(xù)攪拌，控制在缺氧條件，缺氧攪拌段溶解氧≤0.5mg/L，反應(yīng)時間90min；最后靜置30min后排出上清液，并同時排泥，排出反應(yīng)器中多余的活性污泥和脫落的生物膜，排水、排泥時間共15min，通過排泥控制反應(yīng)器中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，保持生物膜與活性污泥中的生物量各為50％；排水和排泥結(jié)束后反應(yīng)器進(jìn)入閑置階段，閑置共15min。閑置結(jié)束后開始下一個反應(yīng)周期。經(jīng)復(fù)合生物反應(yīng)器處理后排出的上清液進(jìn)入消毒池消毒，達(dá)標(biāo)后排入?yún)^(qū)域水體；富含磷的剩余污泥與脫落的生物膜不回流，直接排入污泥處理系統(tǒng)，污水的消毒和污泥處理系統(tǒng)均采用常規(guī)方法。工藝在常溫下運行，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min，pH為6.5～8.2。
運行結(jié)果表明本工藝的出水水質(zhì)各項指標(biāo)均優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。其中，化學(xué)需氧量，10～18mg/L，平均為15mg/L，平均去除率為94.7％；懸浮固體，12～20mg/L，平均為16mg/L，平均去除率為91.2％；總氮，1.5～2.3mg/L，平均為1.85mg/L，平均去除率為95.4％；氨氮，0.05～0.10mg/L，平均為0.07mg/L，去除率大于99％；總磷，0.15～0.30mg/L，平均為0.21mg/L，平均去除率為95.3％。
實施例2.
請參照圖1，應(yīng)用本工藝進(jìn)行了實驗室中試，處理低碳源、高濃度氮、磷污水，檢驗本工藝處理低碳源、高濃度氮、磷污水的能力。試驗工藝的主要構(gòu)筑物和設(shè)備包括隔柵、調(diào)節(jié)池、序批式復(fù)合生物反應(yīng)器、消毒接觸池、曝氣裝置、消毒加藥裝置、程序控制裝置、污泥濃縮池、污泥脫水裝置、以及水泵、曝氣風(fēng)機(jī)和相應(yīng)閥門、管道等附屬設(shè)備。
低碳源、高濃度氮、磷污水是在生活污水中投加相應(yīng)藥劑配置而成，當(dāng)生活小區(qū)的生活污水經(jīng)隔柵截留污水中較大的懸浮物與顆粒物后，根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，往調(diào)節(jié)池中加入工業(yè)用葡萄糖、NH4Cl、NaH2PO4和Na2HPO4，調(diào)節(jié)污水中的總氮、氨氮和總磷的濃度，調(diào)節(jié)后的污水儲存在調(diào)節(jié)池。添加藥劑調(diào)節(jié)后污水水質(zhì)為化學(xué)需氧量，180～300mg/L，平均為225mg/L；懸浮固體，100～250mg/L，平均為180mg/L；總氮，66～85mg/L，平均為74mg/L；氨氮，55～65mg/L，平均為61.5mg/L；總磷，11～15mg/L，平均為12.5mg/L。
具體實施包括如下步驟1、活性污泥與生物膜載體的投加。在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中投加活性污泥和作為生物膜載體的塑料多面空心球，其中活性污泥取自城市污水處理廠二沉池，活性污泥的濃度為3800mg/L，塑料多面空心球載體材質(zhì)為聚氯乙稀塑料，直徑為50mm，投加載體的堆積體積占序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的30％。
2、活性污泥與生物膜的培養(yǎng)與馴化?；钚晕勰嗯c生物膜的培養(yǎng)與馴化分為兩階段第一階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧條件下運行，處理添加藥劑調(diào)節(jié)后的低碳源、高濃度氮、磷污水，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌150min，好氧曝氣并攪拌240min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min。共運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，活性污泥的污泥停留時間為10d。第二階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧/缺氧條件下運行，處理處理添加藥劑調(diào)節(jié)后的低碳源、高濃度氮、磷污水。序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧曝氣并攪拌210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L、缺氧階段溶解氧≤0.5mg/L，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min。共運行30d，90個周期。在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度和生物膜上的生物量約各占50％，其中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，活性污泥的污泥停留時間為10d。經(jīng)本法培養(yǎng)、馴化后在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，反應(yīng)器的出水達(dá)到或接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。
3、工藝的正式運行。正式運行的工藝流程為首先污水經(jīng)格柵和沉砂池截留污水中較大的懸浮物與顆粒物，同時沉砂池兼作調(diào)節(jié)池，對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，往調(diào)節(jié)池中投加葡萄糖、NH4Cl、NaH2PO4和Na2HPO4，調(diào)節(jié)污水中的總氮、氨氮和總磷的濃度，調(diào)節(jié)后的污水儲存在調(diào)節(jié)池；調(diào)節(jié)后污水由泵提升至序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中，反應(yīng)器的運行周期為8h。進(jìn)水時間為30min；進(jìn)水完畢后，通過攪拌葉片厭氧攪拌，厭氧攪拌段溶解氧≤0.2mg/L，反應(yīng)時間為90min；然后開啟曝氣風(fēng)機(jī)并繼續(xù)攪拌，通過與曝氣管連接的微孔曝氣頭向反應(yīng)器內(nèi)充空氣，通過調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)曝氣量控制溶解氧為2.0mg/L左右，好氧(曝氣并攪拌)210min；其后，關(guān)閉曝氣風(fēng)機(jī)、持續(xù)攪拌，控制在缺氧條件，缺氧攪拌段溶解氧≤0.5mg/L，反應(yīng)時間90min；最后靜置30min后排出上清液，并同時排泥，排出反應(yīng)器中多余的活性污泥和脫落的生物膜，排水、排泥時間共15min，通過排泥控制反應(yīng)器中活性污泥濃度為2400～2600mg/L，保持生物膜與活性污泥中的生物量各為50％；排水和排泥結(jié)束后反應(yīng)器進(jìn)入閑置階段，閑置共15min。閑置結(jié)束后開始下一個反應(yīng)周期。經(jīng)復(fù)合生物反應(yīng)器處理后排出的上清液進(jìn)入消毒池消毒，達(dá)標(biāo)后排入?yún)^(qū)域水體；富含磷的剩余污泥與脫落的生物膜不回流，直接排入污泥處理系統(tǒng)，污水的消毒和污泥處理系統(tǒng)均采用常規(guī)方法。工藝在常溫下運行，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min，pH為6.5～8.2。
實驗結(jié)果表明本工藝的出水水質(zhì)和對污染物的去除效果良好，其中，化學(xué)需氧量濃度為10～21mg/L，平均為16.9mg/L，去除率為90.7％～94.5％，平均為92.5％；懸浮固體濃度為12～20mg/L，平均為15mg/L，去除率為89.4％～93.8％，平均為91.7％；總氮濃度為2.1～4.6mg/L，平均濃度為3.58mg/L，去除率為92.1％～97.5％，平均去除率為95.1％；氨氮濃度為，0～0.10mg/L，平均為0.06mg/L，去除率大于99％；總磷濃度為0.35～0.49mg/L，平均為0.45mg/L，去除率為92.74％～97.68％，平均為96.4％。出水各項指標(biāo)均優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮生物體系；反應(yīng)器按厭氧、好氧、缺氧工序運行，達(dá)到污水中氮、磷及有機(jī)物的同步去除。
2.如權(quán)利要求1所述的城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于反應(yīng)器中投加活性污泥和懸浮生物膜載體，經(jīng)兩階段法培養(yǎng)馴化后，形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能的微生物共存，第一階段在厭氧/好氧條件下處理含磷城市污水，初步形成了一定數(shù)量的生物膜；第二階段在厭氧/好氧/缺氧條件下處理含磷城市污水，提高以硝酸鹽氮作為電子受體的反硝化聚磷菌的數(shù)量，且形成均勻致密的生物膜，達(dá)到理想的脫氮除磷的效果；經(jīng)培養(yǎng)、馴化后在反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能、不同世代周期的微生物共存。
3.如權(quán)利要求1或2所述的城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于其具體工藝步驟為①.活性污泥與生物膜載體的投加在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中投加活性污泥和作為生物膜載體的塑料多面空心球，其中活性污泥取自城市污水處理廠二沉池，活性污泥的濃度為3000～5000mg/L，塑料多面空心球載體可從市場購買，載體主要特征為載體材質(zhì)為聚氯乙稀塑料，直徑為20～100mm，當(dāng)載體上生物膜培養(yǎng)成功后在污水中可以形成懸浮狀態(tài)；投加載體的堆積體積占序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的25～40％；②.活性污泥與生物膜的培養(yǎng)與馴化活性污泥與生物膜的培養(yǎng)與馴化分為兩階段第一階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧條件下運行，處理城市污水，污水水質(zhì)為化學(xué)需氧量，150～600mg/L；懸浮固體，100～300mg/L；總氮，20～80mg/L；氨氮，20～50mg/L；總磷，4～15mg/L；序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌150min，好氧曝氣并攪拌240min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，即周期末排出的上清液體積為序批式復(fù)合生物反應(yīng)器有效容積的0.8，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為60～100r/min共需運行30d，90個周期；在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度為2200～3000mg/L，活性污泥的污泥停留時間為10d；第二階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器在厭氧/好氧/缺氧條件下運行，處理含磷城市污水，污水水質(zhì)同第一階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧曝氣并攪拌210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，pH為6.5～8.2，厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L、缺氧階段溶解氧≤0.5mg/L，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為60～100r/min，共需運行30d，90個周期，在本階段的每個周期，通過排泥控制序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中活性污泥濃度和生物膜上的生物量約各占50％，其中活性污泥濃度為2200～3000mg/L，活性污泥的污泥停留時間為10d，經(jīng)本法培養(yǎng)、馴化后在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮微生物體系，實現(xiàn)多種群、多功能、不同世代周期的微生物共存，處理后的出水達(dá)到或接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996的一級標(biāo)準(zhǔn)，工藝開始正式運行；③.工藝的正式運行正式運行的工藝流程為首先污水經(jīng)格柵和沉砂池截留污水中較大的懸浮物與顆粒物，同時沉砂池兼作調(diào)節(jié)池，對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)后污水由泵提升至序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中，反應(yīng)器先后經(jīng)厭氧攪拌、好氧曝氣并攪拌、缺氧攪拌、靜置、排水排泥、閑置階段，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的運行周期為8h，其時間分配為進(jìn)水30min，厭氧攪拌90min，好氧210min，缺氧攪拌90min，沉淀30min，排水、排泥15min，閑置15min，厭氧攪拌段溶解氧≤0.2mg/L，本階段聚磷菌去除污水中有機(jī)物的同時釋放磷；好氧段啟動曝氣風(fēng)機(jī)，通過微孔曝氣頭向反應(yīng)器內(nèi)充入空氣，通過調(diào)節(jié)曝氣量控制溶解氧為2.0mg/L左右，同時通過攪拌強(qiáng)化湍流，實現(xiàn)部分磷的吸收、氨氮的完全硝化和部分總氮通過同步硝化和反硝化反應(yīng)而去除，并進(jìn)一步降解污水中剩余的難降解有機(jī)物；缺氧攪拌段關(guān)閉曝氣風(fēng)機(jī)，溶解氧≤0.5mg/L，在無碳源條件下反硝化聚磷菌利用硝酸鹽氮作為電子受體進(jìn)行反硝化吸磷，實現(xiàn)氮、磷的同步去除；復(fù)合反應(yīng)器最后靜置30min后排出上清液，并同時排泥，排出反應(yīng)器中多余的活性污泥和脫落的生物膜，排水、排泥時間共15min，通過排泥控制反應(yīng)器中活性污泥濃度為2200～3000mg/L，保持生物膜與活性污泥中的生物量各為50％；排水和排泥結(jié)束后反應(yīng)器進(jìn)入閑置階段，閑置共15min，閑置結(jié)束后開始下一個反應(yīng)周期，經(jīng)復(fù)合生物反應(yīng)器處理后排出的上清液進(jìn)入消毒池消毒，達(dá)標(biāo)后排入?yún)^(qū)域水體；富含磷的剩余污泥與脫落的生物膜不回流，直接排入污泥處理系統(tǒng)，污水的消毒和污泥處理系統(tǒng)均采用常規(guī)方法，工藝在常溫下運行，序批式復(fù)合生物反應(yīng)器的充水比為4∶5，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min，pH為6.5～8.2。
4.如權(quán)利要求3所述所述的城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于生物膜載體的密度與水的密度相近，載體上生物膜形成后，載體比水略重，靜置時下沉，攪拌或曝氣時正好形成懸浮狀態(tài)；載體材料為聚氯乙稀，形狀為球形、圓柱形或其它形狀，疏松多孔結(jié)構(gòu)，表面積大。
5.如權(quán)利要求4所述的城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于運行控制可以采用程序控制或自動運行或為手動操作。
6.如權(quán)利要求5所述的城市污水同步脫氮除磷工藝，其特征在于所述的曝氣采用空氣壓縮機(jī)和曝氣頭聯(lián)合曝氣，也可以為其它曝氣方式，實現(xiàn)厭氧階段溶解氧≤0.2mg/L、好氧階段溶解氧約2.0mg/L、缺氧階段溶解氧≤0.5mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種城市污水同步脫氮除磷工藝，旨在提供一種反應(yīng)流程短，能節(jié)約碳源，無需污泥回流，動力消耗低，且占地省，設(shè)備投資少，基建投資與運行費用分別為傳統(tǒng)污水處理工藝的50％、30％左右，并具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運行穩(wěn)定、處理效果好，還可以采用程序控制，控制點少，控制簡單，運行管理方便的城市污水同步脫氮除磷工藝，它是在序批式復(fù)合生物反應(yīng)器中形成活性污泥和生物膜的復(fù)合懸浮生物體系；反應(yīng)器按厭氧、好氧、缺氧工序運行，達(dá)到污水中氮、磷及有機(jī)物的同步去除。
文檔編號C02F3/30GK1830844SQ20061003138
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者蔣劍虹, 曾光明, 張盼月, 郭杰, 尹疆 申請人:湖南大學(xué)