CN100545102C

CN100545102C - 一种厌氧-低氧条件下生物处理同时除磷脱氮的方法

Info

Publication number: CN100545102C
Application number: CNB2007100366395A
Authority: CN
Inventors: 陈银广; 李洪静; 顾国维
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: CN101161595A

Abstract

本发明属新型环保技术领域，具体涉及一种提高厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法。该方法是向待处理的污水中加入丙酸，再将污水在厌氧-低氧(溶解氧控制在小于1mg/L)的条件下进行生物处理，以提高系统的除磷脱氮功能。在合理的工艺参数运行下，SBR反应器出水可达到COD_cr＜50mg/L，TN＜20mg/L，NH₄ ⁺-N＜5mg/L，TP＜1mg/L的污水处理厂一级排放标准。

Description

一种厌氧-低氧条件下生物处理同时除磷脱氮的方法

技术领域

本发明属于水、废水或污水的生物处理技术领域，具体涉及一种提高厌氧-低氧条件下生物处理同时除磷脱氮效果的方法。

背景技术

污水中氮和磷的去除是防止水体富营养化的一项重要措施。污水中氮磷的去除，可分别通过同步硝化反硝化和厌氧-好氧增强生物除磷的工艺达到。而在大多数的研究中，好氧阶段的溶解氧都大于2mg/L。若能将厌氧-好氧生物除磷脱氮工艺好氧段的溶解氧控制在1mg/L以下，则可显著降低污水生物处理过程中曝气的动力消耗，达到低能耗污水生物处理的目的。

目前，文献中只有Zeng和De Kreuk等人对厌氧-低氧条件下的生物除磷脱氮工艺(SNDPR)进行了研究(参见文献Water Science and Technology，2004，50(10)：163-170；Biotechnology and Bioengineering，2005，90：761-769)。该工艺与传统的以去除有机物为主的污水生物处理系统的水力停留时间相当；采用低氧曝气，大大节省了能耗；而且具有厌氧池、好氧池、沉淀池一体化的特点，不需污泥回流，节省占地面积。但是文献中报道的SNDPR工艺污水有机碳源比较单一，全部使用乙酸钠(尽管实际污水中还含有相当多的其它有机酸)，且除磷脱氮的效果与其它工艺相比还有一些差距。而且使用乙酸钠作为碳源的SNDPR系统中占优势的是聚糖菌而不是聚磷菌，在此系统中反硝化产生的气体不是氮气，而是温室气体一氧化二氮(参见文献FEMS Microbiology Ecology，2005，52：329-338)。

Chen等人在对厌氧-好氧(溶解氧为6mg/L以上)增强生物除磷系统进行研究时发现(由于加入硝化抑制剂且没有加入硝酸盐，因而无硝化和反硝化现象发生)，乙酸废水中丙酸的加入对增强生物除磷的效果产生显著影响(参见文献Water Research，2004，38：27-36)。因此，为了提高厌氧-低氧(溶解氧控制在1mg/L以下)条件下生物同时除磷脱氮的效果，本发明提出了向污水中加入丙酸的方法。到目前为止，此方法在文献中尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中厌氧-低氧条件下生物除磷脱氮效果不是很好，且会产生温室气体的缺点，本发明的目的在于提出一种提高厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法。

本发明提出的提高厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法工艺流程如下：

(1)向待处理的城市污水中加入丙酸，污水进入SBR反应池，先进行厌氧搅拌，在厌氧条件下污水有机物在聚磷菌作用下合成聚羟基烷酸(PHAs)，并充分释磷，由于投加了丙酸，合成了更多的聚羟基戊酸(PHV)；

(2)然后进行低氧曝气，低氧条件下的溶解氧通过在线溶解氧测定仪控制在低氧状态(溶解氧1mg/L以下)，在低氧条件下进行同步硝化反硝化，同时吸收磷。由于在厌氧末外碳源被全部消耗，低氧条件下没有易利用的外碳源存在，微生物将利用内碳源(PHAs)作为其生长及反硝化和磷吸收的能源和碳源。因PHAs中的PHV是一种更加慢速氧化的内碳源，从而减慢碳源被氧气直接氧化的速率，延长了反硝化细菌利用碳源的时间，有利于低氧条件下反硝化的进行，强化了系统的反硝化除磷功能，缓解系统除磷和脱氮对碳源的竞争；

(3)最后，通过静止沉淀，进行泥水分离，处理后的污水达标排放。

本发明提出的提高厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法，推荐工艺参数为：在进水COD≥120mg/L的情况下，每升污水丙酸的投加量为34.2～140mg，厌氧搅拌1～2h，低氧曝气2～3h，低氧条件下溶解氧浓度小于1mg/L，混合液污泥浓度MLSS为3500mg/L左右，污泥龄约为15-20d。

本发明的有益效果是：

(1)丙酸的加入可提高微生物厌氧合成PHV的能力，有利于同时维持低氧条件下较高的氮、磷去除效果，从而可以降低出水中氮、磷等营养元素的浓度，防止水体富营养化的发生。

(2)本方法在合理的运行参数下，城市污水中有机物、氨氮、总磷去除率可达到90％以上，出水达到污水处理厂一级排放标准。

(3)本方法运行效果稳定，抗冲击负荷强。

附图说明

图1是提高厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：以曝气沉砂池尾水处理为例，工艺流程按附图1所示。进水水质分别为COD_Cr：260mg/L(反应器中不投加丙酸)，TN：44mg/L，TP：15mg/L。SBR反应器充水比为0.785，进水流量为11m³/d，污水在反应池中的水力停留时间为7.6h，同时控制低氧条件下溶解氧为0.45±0.20mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS为3200mg/L，污泥龄为20d，厌氧段时间为2h，低氧条件处理时间为3h。运行后的出水结果：CODcr＝48mg/L，TN＝20.44mg/L，TP＝1.54mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质不符合污水处理厂一级排放标准。

实施例2：

待处理污水COD_Cr为210mg/L，每升污水丙酸加入量为34.2mg，使进水总COD与例1相同(为260mg/L)，其余同实施例1。运行结果：CODcr＝45mg/L，TN＝19.65mg/L，TP＝0.95mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水处理厂一级排放标准。

实施例3：

待处理污水COD_Cr为150mg/L，每升污水丙酸加入量为71mg，使进水总COD与例1相同(为260mg/L)，其余同实施例1。运行结果：CODcr＝33mg/L，TN＝16.76mg/L，TP＝0.86mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水处理厂一级排放标准。

实施例4：

待处理污水COD_Cr为120mg/L，每升污水丙酸加入量为93.5mg，使进水总COD与例1相同(为260mg/L)，其余同实施例1。运行结果：CODcr＝32mg/L，TN＝16.0mg/L，TP＝0.55mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水处理厂一级排放标准。

实施例5：

待处理污水COD_Cr为360mg/L(反应器中不投加丙酸)，低氧条件下溶解氧为0.70±0.25mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS为3500mg/L，其余同实施例1。运行结果：CODcr＝48mg/L，TN＝19.61mg/L，TP＝1.98mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质不符合污水处理厂一级排放标准。

实施例6：

待处理污水COD_Cr为280mg/L，每升污水丙酸加入量为51.4mg，使进水总COD与例5相同(为360mg/L)，其余同实施例5。运行结果：CODcr＝46mg/L，TN＝19.30mg/L，TP＝0.80mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水处理厂一级排放标准。

实施例7：

待处理污水COD_Cr为150mg/L，每升污水丙酸加入量为140mg，使进水总COD与例5相同(为360mg/L)，其余同实施例5。运行结果：CODcr＝38mg/L，TN＝14.22mg/L，TP＝0.50mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水处理厂一级排放标准。

实施例8：

以曝气沉砂池尾水处理为例，工艺流程按附图1所示。待处理污水水质分别为COD_Cr：360mg/L(反应器中不投加丙酸)，TN：54mg/L，TP：18mg/L。运行该同步生物除磷脱氮污水处理工艺，SBR反应器充水比为0.5，进水流量为7m³/d，污水在SBR反应池中的水力停留时间为12h，低氧条件下溶解氧为0.30±0.25mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS为3800mg/L，污泥龄为15d，厌氧时间为2h，低氧条件处理时间为3h。运行结果：CODcr＝45mg/L，TN＝19.76mg/L，TP＝1.30mg/L，NH₄ ⁺-N＝0.1mg/L，出水水质不符合污水厂一级排放标准。

实施例9：

待处理污水COD_Cr为150mg/L，每升污水中丙酸加入量为140mg，使进水总COD与例8相同(为360mg/L)，其余同实施例8。运行结果：CODcr＝43mg/L，TN＝16.22mg/L，TP＝0.30mg/L，NH₄ ⁺-N＝0.1mg/L，出水水质符合污水厂一级排放标准。

实施例10：

待处理污水COD_Cr为360mg/L(反应器中不投加丙酸)，低氧条件处理时间为2h，其余同实施例8。运行结果：CODcr＝46mg/L，TN＝15.15mg/L，TP＝2.93mg/L，NH₄ ⁺-N＝0.50mg/L，出水水质不符合污水厂一级排放标准。

实施例11：

待处理污水COD_Cr为150mg/L，每升污水丙酸加入量为140mg，使进水总COD与例8相同(为360mg/L)，低氧条件处理时间为2h，其余同实施例8。运行结果：CODcr＝44mg/L，TN＝13.10mg/L，TP＝0.35mg/L，NH₄ ⁺-N＝0.88mg/L，出水水质符合污水厂一级排放标准。

实施例12：

待处理污水COD_Cr为170mg/L，每升污水丙酸加入量为126mg，使进水总COD与例8相同(为360mg/L)，TN：35mg/L，TP：12mg/L。厌氧时间为1h，其余同实施例8。运行结果：CODcr＝45mg/L，TN＝14.55mg/L，TP＝0.50mg/L，NH₄ ⁺-N＝0，出水水质符合污水厂一级排放标准。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种厌氧-低氧条件下生物处理同时除磷脱氮的方法，其特征在于：

(1)按照一定比例向待处理的污水中加入丙酸，在厌氧条件下进行搅拌；

(2)将污水在SBR反应池中于低氧条件下进行低氧曝气生物处理；

(3)步骤(2)得到的产物静置沉淀，进行泥水分离，处理后的污水达标排放。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：污水进入SBR反应池前投加丙酸，投加丙酸的比例为：在进水COD≥120mg/L的情况下，每升污水丙酸的投加量为34.2～140mg。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于厌氧处理的时间控制在1～2h。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的低氧条件为溶解氧浓度小于1mg/L。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征还在于通过溶解氧的在线测定和控制维持低氧阶段的溶解氧浓度低于1mg/L。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于低氧处理的时间在2～3h。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所使用的污泥泥龄为15-20d。