專利名稱：厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一種厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置，涉及的是生活污 水生物脫氮除磷的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景 氧化溝技術(shù)
氧化溝(oxidation ditch)又名連續(xù)循環(huán)曝氣池(Continuous loop reactor)，
是活性污泥法的一種變形。氧化溝最初應(yīng)用于荷蘭，目前己成為一種重要污 水處理技術(shù)。近年來，采用氧化溝處理廠的速度有了驚人的進(jìn)展。目前在我 國氧化溝工藝的污水處理廠數(shù)量的增長更加迅速。氧化溝工藝運(yùn)行穩(wěn)定、操 作維護(hù)方便，出水水質(zhì)優(yōu)良。近年來改進(jìn)的氧化溝工藝具有較好的脫氮除磷 能力使該工藝成為國內(nèi)外最實(shí)用的工藝之一。氧化溝工藝為目前國內(nèi)外新建 污水處理廠的首選工藝。
氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，又有推 流式反應(yīng)器的特點(diǎn)，溝內(nèi)存在宏觀的溶解氧濃度梯度，另外在活性污泥絮體 中還存在微觀的溶解氧梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓 形。目前溝內(nèi)水深一般為3 5m，為防止活性污泥在溝中沉淀，氧化溝中平 均水流速度大于0.3m/s。氧化溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn) 盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提升管式曝氣機(jī)等，近年來配合使用的還 有水下推動(dòng)器。
氧化溝工藝通常首先考慮生物脫氮，因此該工藝以高效的生物脫氮著 稱，關(guān)于氧化溝工藝的生物除磷研究較少。因?yàn)檠趸瘻瞎に囁νＡ魰r(shí)間較 長，污泥齡也較長，普遍認(rèn)為這兩方面限制氧化溝工藝的生物除磷能力。為 了提高氧化溝工藝的生物除磷能力，在傳統(tǒng)的氧化溝工藝前端增設(shè)厭氧池和 缺氧池，將氧化溝工藝改進(jìn)為A"0氧化溝工藝。 生物除磷技術(shù)
生物除磷(EBPR)為一種經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)性除磷方法，因?yàn)楸苊饬送都踊?學(xué)藥劑而產(chǎn)生大量難以處理的化學(xué)污泥而成為近年來研究的熱點(diǎn)。EBPR主要 通過聚磷菌(PAOs)在厭氧和好氧交替運(yùn)行的環(huán)境中運(yùn)行，PAOs在厭氧狀態(tài)下吸收有機(jī)碳源，主要是揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，來合成聚p-羥基垸酸(PHA)并
將其儲存于體內(nèi)，消耗的能量主要來自于分解體內(nèi)的聚磷酸鹽，同時(shí)將正磷
酸鹽釋放出微生物體外。在隨后的好氧階段，PAOs利用儲蓄的PHA作為碳 源和能源生長繁殖，吸收水中的正磷酸鹽，以聚磷酸鹽的形式存儲恢復(fù)體內(nèi) 的聚磷酸鹽水平。生物除磷就是將好氧階段的富含磷的污泥作為剩余污泥排 出，達(dá)到生物除磷的目的。 反硝化除磷技術(shù)
在缺氧狀態(tài)下也能進(jìn)行磷的吸收。近年來，研究顯示一些被稱做反硝化 聚磷菌(DPAOs)的微生物能夠以N(V或N02-作為最終電子受體氧化體內(nèi)的 PHA，提供吸收磷的能量。利用N(V和NCV作為電子受體進(jìn)行吸收磷反應(yīng)被 稱作反硝化除磷(DPR) 。 PHA在作為反硝化的碳源中起了重要的角色，反 硝化除磷使系統(tǒng)對碳源的需求量降低。
反硝化除磷因?yàn)镻AO利用內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)從而具有如下兩個(gè)優(yōu) 點(diǎn)①節(jié)省碳源，因?yàn)榉聪趸^程通常需要原水中易降解碳源，反硝化除磷 過程使碳源在PAO釋磷過程利用之后還能夠應(yīng)用于作為反硝化的碳源，碳源 使用了兩次，提高了碳源的利用效率。②PAO體內(nèi)的碳源在反硝化過程被N03— 氧化，相當(dāng)于降低了好氧過程的需氧量，從而具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置和方 法，以解決氧化溝工藝在進(jìn)水碳氮比較低時(shí)生物脫氮和除磷效率較低的問題， 從而促進(jìn)生物脫氮除磷的穩(wěn)定性和高效率。
本實(shí)用新型提供的一種厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置，包括水箱 1、包括曝氣池8的氧化溝主體，和二沉池16 ，其特征在于，在所述的氧化 溝主體前端增設(shè)三個(gè)選擇器厭氧池4、缺氧池A5和缺氧池B6。
應(yīng)用所述厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置的方法，包括以下步驟
1)將含有聚磷菌、反硝化菌和硝化菌的活性污泥添加到氧化溝主體和二 沉池16內(nèi)，將生活污水投加入水箱l中，啟動(dòng)進(jìn)水泵A2和進(jìn)水泵B3，同時(shí) 開啟回流污泥泵A18和回流污泥泵B19，通過連續(xù)處理生活污水使活性污泥 在氧化溝系統(tǒng)中經(jīng)過1~2個(gè)月的馴化和培養(yǎng)；使氧化溝內(nèi)的活性污泥濃度維 持在3000mg/L 4500mg/L;2) 70%~80%的原污水和25% 50%的回流污泥在厭氧池4中經(jīng)攪拌器7 混合，回流污泥中的少量N(V快速被異養(yǎng)菌反硝化去除，隨后聚磷菌吸收揮 發(fā)性有機(jī)酸，并進(jìn)行磷的釋放；在厭氧池4平均停留時(shí)間為40 60分鐘；
3) 上述厭氧池4中排出的泥水進(jìn)入缺氧池A5后，和污泥回流泵B19泵 入的50% 75%回流污泥混合，釋磷后的聚磷菌部分具有反硝化除磷功能，稱 為反硝化聚磷菌，該類微生物在缺氧池A5中利用回流污泥中帶入的N(V作 為電子受體進(jìn)行反硝化吸收磷；在缺氧池A5中平均停留時(shí)間為60 80分鐘;
4) 上述缺氧池A5中排出的泥水進(jìn)入缺氧池B6后，和進(jìn)水泵3泵入的 20% 30%原水混合，異養(yǎng)菌利用原水中的易降解碳源將缺氧池A5中未反應(yīng) 的NCV還原為N2;在缺氧池B6中平均停留時(shí)間為20 40分鐘；
5) 上述缺氧池B6排出的泥水進(jìn)入氧化溝曝氣池8中后，鼓風(fēng)機(jī)12對進(jìn) 水進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)12、轉(zhuǎn)子流量計(jì)13空氣管14和曝氣頭 15組成，曝氣量的大小根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)出水情況運(yùn)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)13進(jìn)行調(diào)整， 控制出水NH4+在1 4mg/L，若出水NH4+超出該范圍，就要對曝氣量進(jìn)行調(diào)整， 出水NH4、4mg/L時(shí)，增大曝氣量，出水NH4+〈mg/L時(shí)，減小曝氣量；處理 水在氧化溝曝氣池8中平均水力停留時(shí)間14-20小時(shí)后經(jīng)溢流堰9自流進(jìn)入二 沉池16中，在氧化溝出水處設(shè)置DO儀10和pH計(jì)n，根據(jù)DO儀的在線示 數(shù)控制溶解氧在1.0~2.0mg/L， pH通常在7.0~8.0之間；
在氧化溝曝氣池8中進(jìn)行以下四種反應(yīng)異氧菌利用有機(jī)物進(jìn)行的碳氧 化反應(yīng)、硝化菌硝化反應(yīng)、聚磷菌包括反硝化聚磷菌的吸收磷反應(yīng)；
6) 從氧化溝曝氣池8中溢流出的處理水進(jìn)入二沉池16進(jìn)行泥水分離， 上清液溢流經(jīng)出水管17排出系統(tǒng)，回流污泥分別經(jīng)回流污泥泵A18和回流污 泥泵B19分別回流至厭氧池4和缺氧池A5;
7) 剩余污泥通過剩余污泥泵20排出系統(tǒng)，通過排出剩余污泥來控制污 泥齡，污泥齡控制在10~15d。
實(shí)用新型的有益效果
本實(shí)用新型涉及與傳統(tǒng)的氧化溝工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、在生物脫氮基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的生物除磷，TP的去除率能夠達(dá)到80% 以上；2、 將原水和回流污泥根據(jù)生物脫氮和生物除磷的原理進(jìn)行優(yōu)化分配，使 大部分原水中的碳源優(yōu)先滿足生物除磷的需求，使聚磷菌充分釋放磷，然后 利用聚磷菌的內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化，達(dá)到一碳兩用的效果，緩和了生物脫氮和 生物除磷對碳源競爭的矛盾。同時(shí)反硝化除磷過程還節(jié)省了隨后在氧化溝曝 氣池中的曝氣能耗；
3、 缺氧池6中的進(jìn)水作用為避免進(jìn)水中碳源過量，使厭氧池過量的碳 源進(jìn)入缺氧池5中，發(fā)生傳統(tǒng)的反硝化反應(yīng)從而影響反硝化吸磷；為缺氧池6 中進(jìn)行的反硝化提供碳源；
4、 缺氧池A5和缺氧池B6中進(jìn)行的反硝化反應(yīng)回收了堿度，提升了pH 值，避免了由于堿度不足影響曝氣池中進(jìn)行的硝化反應(yīng)；
5、 前置厭氧池4、缺氧池A5和缺氧池B6起了生物選擇器的功能，抑制 了絲狀菌的生長，從而在一定程度上降低了發(fā)生絲狀菌污泥膨脹的概率。


圖1厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置示意圖
其中l(wèi)一水箱、2—進(jìn)水泵A， 3—進(jìn)水泵B、 4~厭氧池、5—缺氧池A， 6—缺氧池B、 7—攪拌器、8—曝氣池、9一溢流堰、10^DO儀、ll一pH計(jì)、 12—鼓風(fēng)機(jī)、13—轉(zhuǎn)子流量計(jì)、14一空氣管、15—曝氣頭、16—二沉池、17— 出水管、18—回流污泥泵A， 19一回流污泥泵B， 20—剩余污泥泵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明 具體實(shí)施例一
接種污泥來自北京市酒仙橋污水處理廠的回流污泥，試驗(yàn)用水取自北京
市酒仙橋污水處理廠曝氣沉砂池。試驗(yàn)階段主要水質(zhì)指標(biāo)為COD為
232 621mg/L，NH/為42.1 64.5mg/L，P043-為5.2 9.1mg/L，TP為5.9~9.7mg/L， TN為56.4 73.5mg/LpH為7.2 7.8。試驗(yàn)中所采用的分析方法均按照國家環(huán)境 保護(hù)局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法.
試驗(yàn)步驟為將接種污泥添加到曝氣池8內(nèi)，將生活污水投加入水箱1中， 啟動(dòng)進(jìn)水泵A2和進(jìn)水泵B3， 70~80%的原污水和25 50%的回流污泥在厭氧 池4中經(jīng)攪拌器7混合，回流污泥中的少量N(V快速被異養(yǎng)菌反硝化去除， 聚磷菌吸收揮發(fā)性有機(jī)酸，并進(jìn)行磷的釋放。在厭氧池4平均停留時(shí)間為40 60分鐘。厭氧池4中排出的泥水進(jìn)入缺氧池A5后，和污泥回流泵B19泵入 的50 75%回流污泥混合，釋磷后的聚磷菌部分具有反硝化除磷功能，稱為反 硝化聚磷菌，該類微生物在缺氧池5中利用回流污泥中帶入的N03—作為電子 受體進(jìn)行反硝化吸收磷。在缺氧池5中平均停留時(shí)間為60 80分鐘；缺氧池 5A中排出的泥水進(jìn)入缺氧池6B后，和進(jìn)水泵B3泵入20 30%的原水混合， 異養(yǎng)菌利用原水中的易降解碳源將缺氧池A5中未反應(yīng)的N(V還原為N2。在 缺氧池B6中平均停留時(shí)間為20 40分鐘。缺氧池B6排出的泥水進(jìn)入氧化溝 曝氣池8中后，鼓風(fēng)機(jī)12為位于曝氣池8中的曝氣頭15提供氧氣，對處理 水進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，曝氣量的大小根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)出水情況進(jìn)行調(diào)整，控制出 水NH/在l~4mg/L，若出水NH4+超出該范圍，就要對曝氣量進(jìn)行調(diào)整，出水 NH4、4mg/L時(shí)，增大曝氣量，出水NH4、lmg/L時(shí)，減小曝氣量。處理水在 氧化溝曝氣池8中平均水力停留時(shí)間14-20小時(shí)后排水進(jìn)入二沉池16中。在 氧化溝曝氣池8中進(jìn)行以下四種反應(yīng)異氧菌利用有機(jī)物進(jìn)行的碳氧化反應(yīng)、 硝化菌硝化反應(yīng)、聚磷菌包括反硝化聚磷菌的吸收磷反應(yīng)。從氧化溝曝氣池8 中溢流出的處理水進(jìn)入二沉池16進(jìn)行泥水分離，上清液排出系統(tǒng)，回流污泥 分別回流至厭氧池A5和缺氧池B6。
按照以上實(shí)施步驟進(jìn)行，活性污泥在氧化溝系統(tǒng)中經(jīng)過3個(gè)月的馴化和 培養(yǎng)后，出水中COD、 NH4+、 TP和TN的濃度分別為35.7 60.5mg/L， 0 6.4mg/L， 0.11 2.41mg/L和13.7 25.4mg/L，平均值分別為45.8mg/L， 3.4mg/L， 0.58mg/L和16.5mg/L， COD、 NH/、 TP和TN的平均去除率分別 為89.7、 93.4%、 92.1%和74.6%。
具體實(shí)施例二
接種污泥來自北京市酒仙橋污水處理廠的回流污泥，試驗(yàn)用水取自北京 工業(yè)大學(xué)家屬池市政管道生活污水。主要水質(zhì)指標(biāo)為COD為201~532mg/L， NH/為47.5/61.9 mg/L， PO -為3.4/8.6mg/L， TN為52.4/68.3 mg/L， pH為 7.2/7.8。試驗(yàn)中所采用的分析方法均按照國家環(huán)境保護(hù)局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法.
試驗(yàn)步驟為將接種污泥添加到曝氣池8內(nèi)，將生活污水投加入水箱1中， 啟動(dòng)進(jìn)水泵A2和進(jìn)水泵B3，進(jìn)水泵A2和B3的進(jìn)水比例為4: 1，同時(shí)開啟 回流污泥泵A18和B19，回流污泥泵A18和B19的流量比為1: 3，通過連續(xù) 處理生活污水使活性污泥在氧化溝系統(tǒng)中經(jīng)過2個(gè)月的馴化和培養(yǎng)，使氧化溝系統(tǒng)內(nèi)的活性污泥濃度維持在3000mg/L 4500mg/L。 80%的原污水和25% 的回流污泥在厭氧池4中經(jīng)攪拌器混合，回流污泥中的少量N(V快速被異養(yǎng) 菌反硝化去除，隨后聚磷菌吸收揮發(fā)性有機(jī)酸，并進(jìn)行磷的釋放。在厭氧池 平均停留時(shí)間為40 60分鐘。厭氧池4中排出的泥水進(jìn)入缺氧池A5后，和 污泥回流泵B19泵入的75%回流污泥混合，釋磷后的聚磷菌部分具有反硝化 除磷功能，稱為反硝化聚磷菌，該類微生物在缺氧池A5中利用回流污泥中帶 入的N(V作為電子受體進(jìn)行反硝化吸收磷。在缺氧池A5中平均停留時(shí)間為 60 80分鐘；缺氧池5A中排出的泥水進(jìn)入缺氧池6B后，和進(jìn)水泵B3泵入 的20%原水混合，異養(yǎng)菌利用原水中的易降解碳源將缺氧池A5中未反應(yīng)的 NCV還原為N2。在缺氧池B6中平均停留時(shí)間為20 40分鐘。缺氧池B6排 出的泥水進(jìn)入氧化溝曝氣池8中后，鼓風(fēng)機(jī)12為位于曝氣池8中的曝氣頭15 提供氧氣，對處理水進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣。處理水在氧化溝曝氣池8中平均水力停 留時(shí)間14-20小時(shí)后排水進(jìn)入二沉池16中。在氧化溝曝氣池8中進(jìn)行以下四 種反應(yīng)異氧菌利用有機(jī)物進(jìn)行的碳氧化反應(yīng)、硝化菌硝化反應(yīng)、聚磷菌包 括反硝化聚磷菌的吸收磷反應(yīng)。從氧化溝曝氣池8中溢流出的處理水進(jìn)入二 沉池16進(jìn)行泥水分離，上清液排出系統(tǒng)，回流污泥分別回流至厭氧池A5和 缺氧池B6。
按照以上實(shí)施步驟進(jìn)行，活性污泥在氧化溝系統(tǒng)中經(jīng)過2個(gè)月的馴化和 培養(yǎng)后，出水中COD、NH4+、PO '和TN的平均濃度分別為40.2mg/L，2.4mg/L， 0.41mg/L和15.4mg/L， COD、 NH4+、 P043，n TN的平均去除率分別為86.4、 95.6%、 92.7%和73.5%。
權(quán)利要求1、一種厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置，包括水箱(1)、包括曝氣池(8)的氧化溝主體，和二沉池(16)，其特征在于，在所述的氧化溝主體前端增設(shè)三個(gè)選擇器厭氧池(4)、缺氧池A(5)和缺氧池B(6)。
專利摘要厭氧-缺氧氧化溝工藝反硝化除磷裝置屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。針對目前氧化溝工藝生物除磷效果較差的問題，將傳統(tǒng)氧化溝進(jìn)行改良，增強(qiáng)其除磷能力。在傳統(tǒng)氧化溝處理裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)厭氧池和缺氧池A和缺氧池B，開發(fā)了具有反硝化除磷能力的新型氧化溝工藝。充分利用聚磷菌、反硝化菌和反硝化除磷菌的特點(diǎn)和它們之間的差異，使3種類型的微生物在一個(gè)系統(tǒng)中的三個(gè)選擇器中占據(jù)不同的生態(tài)位，從而實(shí)現(xiàn)各自的功能。本實(shí)用新型通過合理分配回流污泥和進(jìn)水，減緩了聚磷菌和反硝化菌之間的矛盾，使反硝化除磷菌在競爭中優(yōu)勢增強(qiáng)，達(dá)到高效脫氮除磷效果。本實(shí)用新型具有除磷效率高、運(yùn)行相對穩(wěn)定、不易發(fā)生污泥膨脹等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F3/30GK201136824SQ20072018737
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者侯紅勛, 彭永臻, 殷芳芳, 王淑瑩 申請人:北京工業(yè)大學(xué)