CN104250050A - A/mbbr/a应用于低碳氮比城市污水的脱氮除磷 - Google Patents
A/mbbr/a应用于低碳氮比城市污水的脱氮除磷 Download PDFInfo
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Abstract
A/MBBR/A应用于低碳氮比城市污水的脱氮除磷的方法，它涉及一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷工艺的方法，本发明是要解决现有的城市生活污水低C/N的性质导致脱氮过程中有机碳源相对不足，脱氮效率低下以及生物除磷效果较差的问题。本发明利用新的反硝化除磷技术代替传统的脱氮除磷方法，由反硝化聚磷菌(DPB)在厌氧/缺氧(A/A)交替环境中，通过它们独特的新陈代谢功能同时完成过量吸磷和反硝化脱氮双重目的。本发明通过如下步骤来实现：一、城市污水经一级处理后进入进水池；二、由进水池进入厌氧池；三、由厌氧池进入中沉池；四、由中沉池进入MBBR系统；五、由MBBR系统进入缺氧池；六、由缺氧池进入二沉池。本发明可用于低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理工程领域。
Description
技术领域
本发明属于城市污水处理领域，特别针对目前脱氮除磷效果较差的低C/N城市污水处理方法。
背景技术
在水环境压力日益突出的新形势下，污水生物处理技术高效稳定运行，能够使污水资源化再利用，有效解决我国目前所面临的水资源短缺，水环境污染，水生态破坏，实现水的健康可持续循环。
一方面由于人们生活水平不断提高，污水量逐渐增大，目前城市生活污水实际表现为低C/N的性质，这就导致脱氮过程中有机碳源相对不足，脱氮效率低下，与出水TN达标相矛盾。另一方面，传统的单泥生物脱氮除磷工艺(比如A2O)中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系统，必然存在硝化菌与聚磷菌的不同泥龄(SRT)之争，使除磷和硝化相互干扰，同时因为硝化菌是自养型专性好氧微生物，反硝化菌和聚磷菌是异养型兼性菌，系统的厌氧/缺氧/好氧交替的运行工况虽有利于反硝化和除磷，但是对硝化菌的生长确是不利的环境。
按照传统的除磷理论，碳源存在于缺氧段或者硝酸盐存在于厌氧段都会导致反硝化菌与DPB对电子受体硝态氮或对碳源的竞争，从而降低DPB的选择性优势，影响除磷效果。
发明内容
本发明是要解决现有的城市生活污水低C/N的性质导致脱氮过程中有机碳源相对不足，脱氮效率低下以及生物除磷效果较差的问题，而提出A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的处理方法。
本发明中的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法按以下步骤进行：
一、城市污水经一级处理系统，去除污水中的悬浮物质及一部分有机物，而后通过进水池进入生化处理系统；
二、首先进入厌氧池，与二沉池回流污泥混合，在搅拌的作用下，达到完全混合状态，其中厌氧池的HRT为1.5～2.5h，DO维持在0～0.2mg/L；
厌氧池内主要进行反硝化聚磷菌厌氧释磷，同时一部分有机物被活性污泥吸附或者自身摄入体内；
三、经步骤二处理后的污水进入中沉池，在中沉池内沉淀20～40min后，上清液进入MBBR系统，而下层沉泥通过污泥泵输送至缺氧池；
中沉池的主要作用是泥水分离，为释磷后反硝化聚磷菌直接进入缺氧段提供可能。
四、经步骤三处理后的污水，进入MBBR系统，在载体表面固着硝化细菌的作用下，进行硝化作用，把氨氮氧化为亚硝态氮和硝态氮，其中MBBR系统中HRT5.5～6.5h，DO为2mg/L～4mg/L，出水；
MBBR系统内，由于载体表面固着硝化细菌，能够利于长泥龄的硝化菌的生长，避免了传统除磷工艺排泥造成生物减少的影响，能够良好的发挥硝化菌作用，提高硝化效果，更好的保障反硝化脱氮；
此段还存在少量的悬浮生长的活性污泥，能够一定的程度上降解部分有机物，减轻后续处理负荷；
五、经步骤四处理后的污水，进入缺氧池，与中沉池输送的释磷污泥混合，在外界搅拌的作用下，达到完全混合状态，反硝化聚磷菌在此阶段进行反硝化脱氮吸磷，完成脱氮除磷的生物功能，其中缺氧池的HRT为1.5～2.5h，DO控制低于0～0.5mg/L；
污水中的有机污染物为反硝化脱氮和聚磷菌的吸磷提供碳源，自身得到降解，达到去除的目的；
六、经步骤五处理后的污水，进入二沉池，沉淀后排放，其中二沉池的HRT为1.5～2.5h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为20％～50％，剩余部分富磷污泥经后续处理后排放；
完成A/MBBR/A低C/N城市污水脱氮除磷处理的过程。
本发明技术方案的理论基础：本发明方法所采用的污水处理系统包括：进水池、生化系统和二沉池，其中生化系统包括：厌氧池、MBBR系统和缺氧池。
在对生物脱氮与除磷机理进行深入研究后发现，生物脱氮与除磷是两个相对独立而又相互交叉的生理过程，其交叉点就在于聚磷菌能够在缺氧条件下反硝化吸磷脱氮。反硝化除磷技术作为一种新型高效低能耗的技术成为近年来水处理领域的热点。其机理是高酸菌在厌氧条件下分解大分子有机物为低分子脂肪酸，DPB(反硝化聚磷菌)则在厌氧条件下分解体内的多聚磷酸盐产生能量ATP，以主动运输方式吸收脂肪酸并合成聚β-羟基丁酸盐(PHB)，与此同时释放出积累了大量PHB的DPB进入缺氧状态后，以NO3-作为氧化PHB的电子受体，利用降解PHB以产生能量并提供还原力尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，并以NADH+作为电子运输链的载体以排除质子，从而形成质子推动力，质子推动力将体外输送到体内，在ATP酶作用下合成ATP，将过剩的聚合成多聚磷酸盐。DPB在缺氧条件下通过电子传递链产生的ATP超过在厌氧条件下通过分解体内聚磷酸盐产生的ATP，所以缺氧摄取的磷多于厌氧释放的磷。因此DPB具有过量摄取废水中磷的作用。
反硝化除磷技术可以在缺氧段无碳源的情况下进行，不仅实现同时除磷脱氮，还克服了生活污水中基质缺乏的问题(目前城市污水的低C/N)，尤其适用于目前高氮磷的城市污水。
硝化菌是自养菌，其生长繁殖周期较长，因此，为保证生物池内充足的生物量，在反应体系内投加填料，形成生物膜与活性污泥共存系统。在此基础上提出的新型生物反硝化除磷工艺A/MBBR/A成功的解决了硝化菌与聚磷菌的泥龄，反硝化与聚磷菌厌氧释磷的矛盾，能够稳定运行且处理效果良好，特别适合于处理低C/N的生活污水。
本发明包括以下有益效果：
1、采用双污泥系统，同时MBBR系统提供微生物特别是硝化细菌的固着载体，能够使长污泥龄的硝化菌优势生长，解决了聚磷菌与硝化细菌的不同泥龄之争，硝化菌和DPB在不同的污泥系统分别进行培养，使硝化菌与DPB完全分离，能够有利于反硝化除磷和硝化反应各自进行；
2、异养型兼性菌在理想的厌氧，好氧，缺氧交替的环境下进行反硝化脱氮除磷，同时好氧的硝化菌始终存在填料表面进行硝化作用，强化硝化效果；
3、由于设置中沉池，进水中60％左右的有机物被活性污泥吸附后直接进入缺氧段为反硝化以及吸磷提供碳源，提高了有机物的利用率，同时进入MBBR中的异养菌较少，水中剩余的有机物并未完全利用，更为后续处理提供保障；
4、相对与传统脱氮除磷工艺，缺氧段反硝化聚磷菌完成脱氮除磷的碳源较少，NO3-取取代有机物作为电子受体；
5、污水中的有机物通过反硝化聚磷菌的代谢途径去除，而不是营好氧呼吸，因此MBBR段节省曝气，并且填料提高了DO的传质效率；
6、缺氧条件下，聚磷菌能够快速反硝化脱氮的同时吸磷，提高了污水中有机物的利用率，改善了脱氮除磷效果，同时污泥产量低，无硝化液回流(不需要好氧池和缺氧池之间的循环，达到氮磷在单一的反应器中同时去除的目的)，减少了运行费用。
附图说明
图1为本发明所述污水处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式一：本发明中的A/MBBR/A低C/N城市污水脱氮除磷处理的方法按以下步骤进行：
一、城市污水经一级处理系统，去除污水中的悬浮物质及一部分有机物，而后通过进水池进入生化处理系统；
二、首先进入厌氧池，与二沉池回流污泥混合，在搅拌的作用下，达到完全混合状态，其中厌氧池的HRT为1.5～2.5h，DO维持在0～0.2mg/L；
厌氧池内主要进行反硝化聚磷菌厌氧释磷，同时一部分有机物被活性污泥吸附或者自身摄入体内；
三、经步骤二处理后的污水进入中沉池，在中沉池内沉淀20～40min后，上清液进入MBBR系统，而下层沉泥通过污泥泵输送至缺氧池；
中沉池的主要作用是泥水分离，为释磷后反硝化聚磷菌直接进入缺氧段提供可能。
四、经步骤三处理后的污水，进入MBBR系统，在载体表面固着硝化细菌的作用下，进行硝化作用，把氨氮氧化为亚硝态氮和硝态氮，其中MBBR系统中HRT5.5～6.5h，DO为2mg/L～4mg/L，出水；
MBBR系统内，由于载体表面固着硝化细菌，能够利于长泥龄的硝化菌的生长，避免了传统除磷工艺排泥造成生物减少的影响，能够良好的发挥硝化菌作用，提高硝化效果，更好的保障反硝化脱氮；
此段还存在少量的悬浮生长的活性污泥，能够一定的程度上降解部分有机物，减轻后续处理负荷；
五、经步骤四处理后的污水，进入缺氧池，与中沉池输送的释磷污泥混合，在外界搅拌的作用下，达到完全混合状态，反硝化聚磷菌在此阶段进行反硝化脱氮吸磷，完成脱氮除磷的生物功能，其中缺氧池的HRT为1.5～2.5h，DO控制低于0～0.5mg/L；
污水中的有机污染物为反硝化脱氮和聚磷菌的吸磷提供碳源，自身得到降解，达到去除的目的；
六、经步骤五处理后的污水，进入二沉池，沉淀后排放，其中二沉池的HRT为1.5～2.5h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为20％～50％，剩余部分富磷污泥经后续处理后排放；
完成A/MBBR/A低C/N城市污水脱氮除磷处理的过程。
本发明技术方案的理论基础：本发明方法所采用的污水处理系统包括：进水池、生化系统和二沉池，其中生化系统包括：厌氧池、MBBR系统和缺氧池。
在对生物脱氮与除磷机理进行深入研究后发现，生物脱氮与除磷是两个相对独立而又相互交叉的生理过程，其交叉点就在于聚磷菌能够在缺氧条件下反硝化吸磷脱氮。反硝化除磷技术作为一种新型高效低能耗的技术成为近年来水处理领域的热点。其机理是高酸菌在厌氧条件下分解大分子有机物为低分子脂肪酸，DPB(反硝化聚磷菌)则在厌氧条件下分解体内的多聚磷酸盐产生能量ATP，以主动运输方式吸收脂肪酸并合成聚β-羟基丁酸盐(PHB)，与此同时释放出积累了大量PHB的DPB进入缺氧状态后，以NO3-作为氧化PHB的电子受体，利用降解PHB以产生能量并提供还原力尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，并以NADH+作为电子运输链的载体以排除质子，从而形成质子推动力，质子推动力将体外输送到体内，在ATP酶作用下合成ATP，将过剩的聚合成多聚磷酸盐。DPB在缺氧条件下通过电子传递链产生的ATP超过在厌氧条件下通过分解体内聚磷酸盐产生的ATP，所以缺氧摄取的磷多于厌氧释放的磷。因此DPB具有过量摄取废水中磷的作用。
反硝化除磷技术可以在缺氧段无碳源的情况下进行，不仅实现同时除磷脱氮，还克服了生活污水中基质缺乏的问题(目前城市污水的低C/N)，尤其适用于目前高氮磷的城市污水。
硝化菌是自养菌，其生长繁殖周期较长，因此，为保证生物池内充足的生物量，在反应体系内投加填料，形成生物膜与活性污泥共存系统。在此基础上提出的新型生物反硝化除磷工艺A/MBBR/A成功的解决了硝化菌与聚磷菌的泥龄，反硝化与聚磷菌厌氧释磷的矛盾，能够稳定运行且处理效果良好，特别适合于处理低C/N的生活污水。
本发明包括以下有益效果：
1、采用双污泥系统，同时MBBR系统提供微生物特别是硝化细菌的固着载体，能够使长污泥龄的硝化菌优势生长，解决了聚磷菌与硝化细菌的不同泥龄之争，硝化菌和DPB在不同的污泥系统分别进行培养，使硝化菌与DPB完全分离，能够有利于反硝化除磷和硝化反应各自进行；
2、异养型兼性菌在理想的厌氧，好氧，缺氧交替的环境下进行反硝化脱氮除磷，同时好氧的硝化菌始终存在填料表面进行硝化作用，强化硝化效果；
3、由于设置中沉池，进水中60％左右的有机物被活性污泥吸附后直接进入缺氧段为反硝化以及吸磷提供碳源，提高了有机物的利用率，同时进入MBBR中的异养菌较少，水中剩余的有机物并未完全利用，更为后续处理提供保障；
4、相对与传统脱氮除磷工艺，缺氧段反硝化聚磷菌完成脱氮除磷的碳源较少，NO3-取取代有机物作为电子受体；
5、污水中的有机物通过反硝化聚磷菌的代谢途径去除，而不是营好氧呼吸，因此MBBR段节省曝气，并且填料提高了DO的传质效率；
6、缺氧条件下，聚磷菌能够快速反硝化脱氮的同时吸磷，提高了污水中有机物的利用率，改善了脱氮除磷效果，同时污泥产量低，无硝化液回流(不需要好氧池和缺氧池之间的循环，达到氮磷在单一的反应器中同时去除的目的)，减少了运行费用。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中厌氧池的HRT为1.8h～2.2h，DO为0.1mg/L～0.2mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中厌氧池的HRT为2h，DO为0.2mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中在中沉池内停留25min～35min，上清液进入MBBR系统。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中在中沉池内停留30min，上清液进入MBBR系统。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中MBBR系统中HRT为5.8h～6.2h，DO为2.5mg/L～3.5mg/L，出水。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中MBBR系统中HRT为6h，DO为3mg/L，出水。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中厌氧池的HRT为1.8h～2.2h，DO为0.1mg/L～0.4mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中厌氧池的HRT为2h，DO为0.25mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤六中二沉池的HRT为1.8～2.2h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为30％～40％。其它步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤六中二沉池的HRT为2h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为35％。其它步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
Claims (11)
1.A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：
一、城市污水经一级处理系统，去除污水中的悬浮物质及一部分有机物，而后通过进水池进入生化处理系统；
二、首先进入厌氧池，与二沉池回流污泥混合，在搅拌的作用下，达到完全混合状态，其中厌氧池的HRT为1.5～2.5h，DO维持在0～0.2mg/L；
三、经步骤二处理后的污水进入中沉池，在中沉池内沉淀20～40min后，上清液进入MBBR系统，而下层沉泥通过污泥泵输送至缺氧池；
四、经步骤三处理后的污水，进入MBBR系统，在载体表面固着硝化细菌的作用下，进行硝化作用，把氨氮氧化为亚硝态氮和硝态氮，其中MBBR系统中HRT5.5～6.5h，DO为2mg/L～4mg/L，出水；
五、经步骤四处理后的污水，进入缺氧池，与中沉池输送的释磷污泥混合，在外界搅拌的作用下，达到完全混合状态，反硝化聚磷菌在此阶段进行反硝化脱氮吸磷，完成脱氮除磷的生物功能，其中缺氧池的HRT为1.5～2.5h，DO控制低于0～0.5mg/L；
六、经步骤五处理后的污水，进入二沉池，沉淀后排放，其中二沉池的HRT为1.5～2.5h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为20％～50％，剩余部分富磷污泥经后续处理后排放；
完成A/MBBR/A低C/N城市污水脱氮除磷处理的过程。
2.如权利要求1所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中厌氧池的HRT为1.8h～2.2h，DO为0.1mg/L～0.2mg/L。
3.如权利要求1所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中厌氧池的HRT为2h，DO为0.2mg/L。
4.如权利要求1至3中任一项所述A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤三中在中沉池内停留25min～35min，上清液进入MBBR系统。
5.如权利要求1至3中任一项所述A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于：步骤三中在中沉池内停留30min，上清液进入MBBR系统。
6.如权利要求4所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤四中MBBR系统中HRT为5.8h～6.2h，DO为2.5mg/L～3.5mg/L，出水。
7.如权利要求4所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤四中MBBR系统中HRT为6h，DO为3mg/L，出水。
8.如权利要求6所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于 步骤五中厌氧池的HRT为1.8h～2.2h，DO为0.1mg/L～0.4mg/L。
9.如权利要求6所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤五中厌氧池的HRT为2h，DO为0.25mg/L。
10.如权利要求8所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤六中二沉池的HRT为1.8～2.2h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为30％～40％。
11.如权利要求8所述的A/MBBR/A低C/N城市生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于步骤六中二沉池的HRT为2h，二沉池排出的污泥一部分回流至厌氧池，回流比为35％。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20141231 |