CN108658377A - 一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提供一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，待处理污水进入上流式好氧反应器，依次通过过滤填料过滤，生物好氧填料进行硝化、有机物分解以及去磷，得到好氧处理污水；其后进入上流式缺氧反应器，依次通过生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，进行反硝化、去磷和厌氧分解；最后进入沉淀出水器，依次通过吸附材料和pH调节材料，排出。本发明所述方法处理后的出水总氮去除率达到85％以上，总磷去除率达到70％以上，出水可直接排入自然水体，有效提升黑臭污水处理效率。

Description

一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法。
背景技术
我国近十年来城镇化发展速度加快和环保设施的不完善，排入自然水体的污水量迅速增加，污染导致水体厌氧严重，水中H+、HS-、S2-与Fe2+、Mn2+等离子发生系列反应，以及污染有机物的厌氧分解，产生FeS和MnS等灰黑色不容悬浮物质和H2S、CH4、NH3等臭味气体，形成黑臭水体。根据第一轮全国黑臭水体摸底排查结果，截至2016年2月18日，在全国295座地级及以上城市中，已认定的黑臭水体总数1861个。在排查上报的全部黑臭水体中，河流数量占比最高，共1595条，达85.7％，总长度约为5596km，湖、塘共266个占比为14.3％；而重度污染水体数量占比则达到33.5％，因此，我国重污染和黑臭水体的水质改善治理已迫在眉睫。
氨氮和磷是重污染水体治理的关键指标。传统河道去除氨氮的措施一般是在水体中投加活性炭等物理吸附剂，或絮凝剂等化学药剂，或投加微生物制剂。但前两者的方式去除氨氮效果不稳定，且投资和运行费用高昂，还会产生二次污染等问题，水质不能满足地表水标准。
发明内容
本发明为了解决现有技术中污水中氮磷去除效率不高、费用昂贵的问题，提供了一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法。
为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，包括以下步骤：
(1)待处理污水进入上流式好氧反应器，依次通过所述上流式好氧反应器中的过滤填料和生物好氧填料，得到好氧处理污水；
所述生物好氧填料中包括硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌；
(2)所述好氧处理污水进入上流式缺氧反应器，依次通过所述上流式缺氧反应器中的生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，得到缺氧处理污水；
所述生物缺氧填料和所述生物床填料均包括光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌；
(3)所述缺氧处理污水进入沉淀出水器，依次通过所述沉淀出水器中的吸附材料和pH调节材料，排出。
优选的，所述上流式好氧反应器中的溶氧浓度为3.5～4.0mg/L。
所述过滤填料选自纤维过滤棉、三维棉、海绵和藤棉中的一种或多种；
所述生物好氧填料中的基质选自毛刷填料、三维棉、海绵和藤棉中的一种或多种。
优选的，所述生物好氧填料的制备方法为：
按照70～100mg/L硝化菌、30～60mg/L好氧聚磷菌和10～40mg/L放线菌的接种量接种到生物好氧填料的基质上，以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH值7～8的人工污水对接种后的生物好氧填料基质进行培养，培养时逐渐提高污水中溶氧浓度直到3.5～4mg/L，当出水氨氮转化率达到80％以上时，得到生物好氧填料。
优选的，所述上流式缺氧反应器中的溶氧浓度为0.5～1.0mg/L。
优选的，所述生物缺氧填料中的基质选自生物炭、沸石、火山岩、砾石、陶粒、粉煤灰和藤棉中的一种或多种。
优选的，所述生物床填料中的基质选自陶瓷环或玻璃环。
优选的，所述生物缺氧填料或生物床填料的制备方法为：
按照50～80mg/L光合菌、20～60mg/L酵母菌、20～70mg/L乳酸菌、10～40mg/L反硝化菌和10～40mg/L缺氧聚磷菌分别接种到生物缺氧填料或生物床填料基质上；以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH值7～8的人工污水通过所述上流式好氧反应器反应后得到的人工好氧污水；将所述人工好氧污水分别培养所述接种的生物缺氧填料或生物床填料基质，当脱氮效率达到85％以上时，分别得到生物缺氧填料或生物床填料。
优选的，所述吸附材料选自活性炭、沸石、细砂、火山岩、陶粒和砾石中的一种或多种；
所述pH调节材料选自钙质膨润土、麦饭石和、生石灰和石灰石中的一种或多种。
优选的，当待处理污水的碳氮比低于3:2时，向上流式缺氧反应器添加外源碳源。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：
本发明提供了一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，待处理污水首先进入上流式好氧反应器，依次通过过滤填料和生物好氧填料，得到好氧处理污水。其中，过滤填料将污水中的大颗粒物质拦截，同时也能够避免水流过大影响后续的生物好氧反应效果；所述生物好氧填料内附着有硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌，在好氧条件下，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝氮，好氧聚磷菌在好氧条件下吸附磷，放线菌消化和分解污水中的过量有机物。本发明得到的好氧处理污水的氨氮去除率可达到90％以上。
将好氧处理污水进入上流式缺氧反应器，依次通过生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，得到缺氧处理污水。其中，所述生物缺氧填料和生物床填料中附着有光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌，发生厌氧和缺氧反应。反硝化菌通过反硝化反应将硝氮转化为气态氮，缺氧聚磷菌在缺氧条件下进行释磷并将污水中易降解的COD合成为储能物质；光合菌用于调节上流式缺氧反应器中的溶氧浓度，酵母菌和乳酸菌用于分解和转化污水中的有机物。生物床填料具有较高的比表面积，能够为微生物提供更多的附着空间以及微生物与污水接触时间，进一步提高缺氧/厌氧反应效率。经过上流式缺氧反应器处理的污水氨氮去除率可以达到80％以上，总磷去除率达到60％以上。
缺氧处理污水进入沉淀出水器，依次通过吸附材料和pH调节材料进行悬浮物吸附和pH调节，排出。其中，吸附材料用于去除污水中的悬浮物以及缺氧聚磷菌释放的磷，pH调节材料用于使出水pH值调节至中性。本发明所述方法处理后的出水的总氮去除率达到85％以上，总磷去除率达到70％以上，出水可直接排入自然水体，有效提升黑臭污水处理效率。
附图说明
图1为全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器；
其中，A为上流式好氧反应器；B为上流式缺氧反应器；C为沉淀出水器；
1为架板；2为pH探头；3为曝气头；4为DO探头；5和6为过滤填料；7为生物好氧填料；8为生物厌氧填料；9为生物床填料；10为布水器；11为搅拌装置；
a为进水口；b为采样口；c为探头伸入口；d为第一回流口；e为第一溢流口；f为第二回流口；g为第二溢流口；h为第三回流口；i为出水口；j为污泥输出管道；
图2为实施例2中监测出水的氨氮含量变化图；
图3为实施例2中监测出水的总氮含量变化图；
图4为实施例2中监测出水的COD(化学需氧量)值变化图；
图5为实施例2中监测出水的总磷含量变化图；
图6为实施例2中监测出水的硝氮含量变化图；
图7为实施例2中监测出水的浊度变化图；
图8为实施例2中监测出水的pH值变化图。
具体实施方式
本发明提供了一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，包括以下步骤：
(1)待处理污水进入上流式好氧反应器，依次通过所述上流式好氧反应器中的过滤填料和生物好氧填料，得到好氧处理污水；
所述生物好氧填料中包括硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌；
(2)所述好氧处理污水进入上流式缺氧反应器，依次通过所述上流式缺氧反应器中的生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，得到缺氧处理污水；
所述生物缺氧填料和所述生物床填料中均包括光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌；
(3)所述缺氧处理污水进入沉淀出水器，依次通过所述沉淀出水器中的吸附材料和pH调节材料，排出。
本发明所述方法可用于处理富含氮、磷的污水，包括生活污水、工业污水、黑臭河道等。
在本发明中，所述上流式好氧反应器中的溶氧浓度优选的控制在3.5～4.0mg/L，更优选为3.6～3.8mg/L。本发明通过控制上流式好氧反应器中的溶氧浓度为硝化菌提供充足氧气，使污水中的氨氮大量转化为硝氮，有利于提高氨氮的转化率。
在本发明中，所述过滤填料用于去除污水中的大颗粒悬浮物质，初步净化水体。同时，使待处理污水首先通过过滤填料也能减缓水流速度，避免水流过快导致后续的好氧反应和厌氧反应不充分。
在本发明中，所述过滤填料的基质优选的选自纤维过滤棉、三维棉、海绵和藤棉中的一种或多种；更优选为纤维过滤棉和三维棉两种。所述纤维过滤棉优选为长纤维过滤棉；所述三维棉优选为YGL-1型三维棉。
在本发明的一些具体实施例中，所述过滤填料由上到下依次填充纤维过滤棉和三维棉，利用纤维过滤棉填料的孔径大于三维棉的特性，进一步提升过滤效率截留更多的悬浮颗粒；还能够进一步延缓水流速度，使待处理污水通过过滤填料后均匀的经过生物好氧填料，延长污水与生物好氧填料的接触时间，提高好氧反应效率。
本发明为了更好的控制水流速度、使其分布更加均匀，优选的在上流式好氧反应器中横向设置一个水流通道，该水流通道由两个横向的平行架板组成，水流通道内和水流通道上方分别填充两种孔径大小不同的过滤填料。利用架板的导流功能进一步延缓水流速度，使其分布更为均匀。
在本发明中，所述水流通道优选为倾斜的，有助于水流移动。更优选的，所述架板水平夹角在12～20°，更优选为15～18°。
本发明所述架板上设置有容许水流通过的出水孔。在本发明中，所述出水孔的孔径大小优选为1～5cm，更优选为3cm。
本发明所述生物好氧填料中，硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌附着在好氧填料基质上。其中的硝化菌将污水中的氨氮转化为硝氮，经过上流式好氧反应器处理后硝氮转化率可以达到90％以上。其中的好氧聚磷菌能够从污水中吸附磷，将磷酸盐转化为聚磷贮存在胞内。其中的放线菌主要用于分解污水中的过量有机质，减少污水的富营养化。本发明对所述生物好氧填料基质中填充的硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌种类和来源无特殊限定，采用市售商品或本领域已知种类即可。
在本发明中，所述生物好氧填料中的基质选自对微生物吸附能力强的基质，使好氧微生物牢固地附着在其上，可有效避免污泥流失，又可以让老化污泥尽快掉落到底部，比如毛刷填料、三维棉和藤棉中的一种或多种。本发明优选的将所述好氧填料的基质设置为十字形，以增大污水与生物好氧填料的接触面积，使污水中的氨氮、磷以及有机物充分被好氧微生物硝化、分解和聚集。在本发明的一些具体实施例中，当生物填料选择为十字形毛刷填料时，氨氮转化率可以达到95％以上。
在本发明中，所述生物好氧填料设置密度在130～170个/m3，更优选为160个/m3。
在本发明中，所述生物好氧填料的制备方法为：按照70～100mg/L硝化菌、30～60mg/L好氧聚磷菌和10～40mg/L放线菌的接种量接种到好氧填料的基质上，以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH7～8的人工污水进入上流式好氧反应器，对接种后的好氧填料基质进行培养。培养时逐渐提高污水中溶氧浓度直到3.5～4mg/L，当上流式好氧反应器的出水氨氮转化率达到80％以上时，得到生物好氧填料。
在本发明中，所述硝化菌的接种量优选为80～90mg/L；所述好氧聚磷菌的接种量优选为40～50mg/L；所述放线菌的接种量优选为20～30mg/L。
在本发明中，所述人工污水的组成优选的包括：
NH4-N 40mg/L，CH3COONa 20mg/L，KHCO3500mg/L，KH2PO45mg/L，FeSO4·7H2O 6mg/L，CaCl2·2H2O 5.5mg/L，MgSO4·7H2O 10mg/L，EDTA 5mg/L，微量元素1mL/L；
所述微量元素组成为：CuSO4·5H2O 0.2mg/L，ZnSO4·7H2O 0.3mg/L，CoCl2·6H2O0.2mg/L，MnCl2·4H2O 0.8mg/L，NaMoO4·2H2O 0.2mg/L，NiCl2·6H2O 0.2mg/L，NaSeO40.1mg/L，H3BO30.011mg/L。
在本发明中，进入所述上流式好氧反应器的水流流速优选为200～700ml/h，更优选为300～400ml/h。
得到好氧处理污水后，本发明使好氧处理污水进入上流式缺氧反应器，依次通过生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，得到缺氧处理污水。
在本发明中，所述上流式缺氧反应器的溶氧浓度优选为0.5～1.0mg/L，更优选为0.8～0.9mg/L。本发明所述上流式缺氧反应器中进行厌氧反应和缺氧反应。本发明通过控制上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器的溶氧浓度使上流式缺氧反应器中的参与反应的氨氮与硝氮摩尔比为1:8～15，以提高脱氮处理效率。
在本发明中，所述生物缺氧填料和所述生物床填料中均包括光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌。
本发明所述生物缺氧填料中，光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌附着在生物缺氧填料的基质上。其中的光合菌用于调节上流式缺氧反应器的溶氧浓度，通过联动上流式好氧反应器和光合菌的作用，可以使上流式缺氧反应器中的溶液浓度稳定在0.5～1.0mg/L，节省设置曝气装置的成本。其中的酵母菌、乳酸菌用于分解污水中的过量有机物，缓解水体富营养化程度。其中的反硝化菌通过反硝化反应，将好氧处理污水中的硝氮转化为气态氮。缺氧聚磷菌在缺氧条件下发生释磷反应，将细胞内的聚磷水解为磷酸盐并得到能量，并利用污水中易降解的COD合成储能物质存在细胞内。
在本发明中，所述生物缺氧填料的基质选自生物炭、沸石、火山岩、砾石、陶粒、粉煤灰和藤棉中的一种或多种。本发明优选的以生物炭、沸石和藤棉组成缺氧填料的基质；进一步优选的，生物炭、沸石和藤棉体积比为1:1.5～4:1.2～4，更优选为1:2:2。
在本发明中，所述生物床填料的基质选自陶瓷环和/或玻璃环，为微生物的附着提供了较大的表面积进而提高单位面积内的缺氧/厌氧微生物数量，还能够增大污水与微生物的接触面积，从而提高反硝化、分解和聚磷的效率。本发明优选的以陶瓷环和玻璃环组成所述生物床基质；优选的，所述陶瓷环和玻璃环的体积比为1:2～5，更优选为1:3。
在本发明中，所述生物缺氧填料或生物床填料的制备方法为：按照50～80mg/L光合菌、20～60mg/L酵母菌、20～70mg/L乳酸菌和10～40mg/L反硝化菌和10～40mg/L缺氧聚磷菌接种到缺氧填料基质上，以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH7～8的人工污水通过所述上流式好氧反应器反应后得到的人工好氧污水培养所述接种的缺氧填料或生物床，当脱氮效率达到85％以上时，得到生物缺氧填料或生物床填料。
在本发明中，所述光合菌的接种量优选为60～70mg/L；所述酵母菌的接种量优选为30～40mg/L；所述乳酸菌的接种量优选为30～40mg/L；所述反硝化菌的接种量优选为20～30mg/L和所述缺氧聚磷菌的接种量为30～35mg/L。
在本发明中，所述人工污水的组成与培养上述生物好氧填料的人工污水组成一致，在此不再赘述。
得到厌氧处理污水后，本发明使缺氧处理污水进入沉淀出水器，依次通过吸附材料和pH调节材料，排出。本发明所述方法处理后的出水总氮去除率达到85％以上，总磷去除率达到70％以上，出水可直接排入自然水体，有效提升黑臭污水处理效率。
在本发明中，所述吸附材料选自活性炭、沸石、细砂、火山岩、陶粒和砾石中的一种或多种。本发明设置吸附材料是为了吸附缺氧聚磷菌释放的磷，从而去除污水中的磷酸盐。经过吸附材料吸附后，磷的去除率能够提高10～20％。设置吸附材料还能够吸附污水中的悬浮颗粒，进一步净化水体。
活性炭作为吸附材料的成本较高，本发明为了降低吸附成本，优选的以活性炭和细砂组成吸附材料。当活性炭与细砂的体积比为1:1.5～3时，其对磷的吸附效率与单独采用活性炭进行吸附无显著差异，而成本更低。所述体积比更优选为1:2。
在本发明中，所述pH调节材料选自钙质膨润土、麦饭石、生石灰和石灰石中的一种或多种。本发明设置pH调节材料的目的是为了将出水的pH值调节至中性，以便直接排入自然水体，无需额外处理。本发明优选的以钙质膨润土和麦饭石组成pH调节材料；优选的，所述钙质膨润土和麦饭石的体积比为1:0.5～1.5，更优选为1:1。
在本发明中，当待处理污水的碳氮比低于1.5时，向上流式缺氧反应器添加外源碳源以提高脱氮效率。在本发明中，所述外源碳源包括有机和无机碳源，优选的选自甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠的一种或几种；进一步优选的，所述外源碳源的添加量在20～80mg/L，所述添加量更优选为30～50mg/L。由于反硝化菌等微生物多为异样微生物，污水自身碳源含量过低则会降低微生物的新陈代谢，因而通过向上流式缺氧反应器中添加额外的有机和/或无机碳源能够提高脱氮效率。
本发明所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法的除磷过程主要包括：在上流式好氧反应器中通过好氧聚磷菌的好氧反应将污水中磷酸盐吸附至胞内，而后一部分聚磷菌与其他好氧微生物形成生物膜掉落到上流式好氧反应器底部。缺氧聚磷菌在上流式缺氧反应器中发生释磷反应，将胞内的聚磷转化为磷酸盐释放到水体中，同时降解污水中易分解的COD有机质，达到降低污水有机物含量的目的。缺氧处理污水在沉淀出水器中经过吸附材料吸附，去除释放的磷，从而去除释放到污水中的磷。
在本发明的一些具体实施例中，为防止底部大量污泥堆积影响污水处理效果，将上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器底部设置为倒锥形，并在最低端连接有污泥输出管道，定期将底部堆积的抽出。这一设计可避免停止污水处理装置运行再清理污泥的时间，简化了操作，节约成本。
在本发明的一些具体实施例中，本发明优选的在上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器底部设置搅拌装置，以防止长时间运行后堆积的污泥堵塞通道。本发明进一步优选的将所述搅拌装置的桨片设置为中空梯形，中空梯形的桨片不会使搅拌器底部全部旋转起来，而是在均匀混合的前提下，有利于制造污泥内外层厌氧和缺氧的胶体反应环境，避免过度厌氧，增加底部污泥的稳定性。
在本发明的一些具体实施例中，本发明优选的利用下述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器进行同时脱氮除磷的全淹没式污水处理。
在本发明的一些具体实施例1中，本发明优选的在上流式好氧反应器的进水口处设置回流装置，使经过沉淀出水器的溶液能够回流，进而对一些氮、磷含量依旧很高的出水进行再处理；另一方面也可以将沉淀出水器的出水引入上流式好氧反应器以稀释氮磷浓度过高的污水。
如图1所示，所述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器包括依次连通的上流式好氧反应器A、上流式缺氧反应器B和沉淀出水器C。
本发明所述上流式好氧反应器的中上部横向设有两个平行的架板1，在两个架板1之间形成水流通道。所述水流通道上部和水流通道内部填充有过滤填料，水流通道下部填充有生物好氧填料。
本发明优选的，在所述水流通道内部填充的过滤填料5为纤维过滤棉填料，在所述水流通道上部填充的过滤填料6为三维棉填料。
在本发明中，所述上流式好氧反应器A的顶端设置有进水口a、采样口b、探头伸入口c；底部设置有第一回流口d。在本发明中，所述上流式好氧反应器的水流通道下部还设置有pH探头2、DO探头4和曝气头3。设置采样口、探头伸入口、pH探头和DO探头的目的是为了更好的监控上流式好氧反应器内的反应条件。
本发明所述上流式缺氧反应器B的中上部横向设有一个架板1，将上流式缺氧反应器分为上部和下部，其中，上部填充生物缺氧填料8，下部填充生物床填料9。
在本发明中，所述上流式缺氧反应器B的顶部还设置有采样口b、探头伸出口c和第一溢流口e；底部设置有第二回流口f。所述第一溢流口e与上流式好氧反应器中的第一回流口d以通道连接，好氧处理污水通过第一溢流口e进入上流式缺氧反应器。
本发明所述沉淀出水器C的中下部横向设有一个架板1，将沉淀出水器C分为上部和下部，其中，上部填充吸附材料，下部填充pH调节材料。所述沉淀出水器还设置有出水i。
在本发明中，所述沉淀出水器C的顶部还设置有采样口b、探头伸出口c和第二溢流口g。所述第二溢流口g与上流式缺氧反应器B的第二回流口f以通道连接，缺氧处理污水通过第二溢流口g进入沉淀出水器C。
在本发明中，所述沉淀出水器下部设置有第三回流口h，所述第三回流口h优选与上流式好氧反应器的进水口以通道连接，形成循环回流，其优势有三：
其一，若出水中还有未处理完全的氨氮，则可以通过沉淀出水口h与进水口a的通道回流至上流式好氧反应器中再次处理，由此提高上流式好氧反应器的硝化效率；
其二，当待处理污水中的氨氮含量过高时，可以将出水直接回流以稀释待处理污水，降低上流式好氧反应器的氨氮运行负荷，所述上流式好氧反应器还可以通过设置潜水泵用于进出水循环的调节；
其三，若出水中的磷含量较高，则可以将出水循环至上流式好氧反应器中，其中的好氧聚磷菌通过好氧反应能够吸附水中的磷，从而达到降低出水磷浓度的目的。
本发明优选的将上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器底部设置为倒锥形，在最底端连接污泥输出管道j，以便收集沉积污泥，通过管道抽出，防止沉积污泥阻碍脱氮除磷反应。
本发明优选的在上流式缺氧反应器和沉淀出水器的溢流口下端分别设置一个布水器e，使水流更为均匀。
在本发明中，所述上流式好氧反应器、上流式缺氧反应器的底部优选的设置有搅拌装置11。所述搅拌装置11优选的将桨片设置为中空梯形，进一步防止堆积的污泥腐败对脱氮除磷反应造成的不利影响。
待处理污水从上流式好氧反应器的顶部入水口进入，流经过滤材料后进入下部，流经生物好氧填料发生硝化、分解和聚磷反应，得到的好氧处理污水从设置在上流式好氧反应器底部的第一回流口流出；所述第一回流口与上流式缺氧反应器顶部的第一溢水口连通，好氧处理污水通过第一溢水口进入上流式缺氧反应器，通过设置在第一溢水口下方的布水器使水流均匀分布，由上至下依次经过生物厌氧填料和生物床填料，得到的缺氧处理污水从设置在上流式缺氧反应器底部的第二回流口流出；所述第二回流口与沉淀出水器顶部的第二溢流口连通，缺氧处理污水通过第二溢水口进入沉淀出水器，通过设置在第二溢水口下方的布水器使水流均匀分布，由上至下依次经过沉淀吸附材料和pH调节材料，得到的出水从设置在沉淀出水器底部的第三溢水口流出。第三溢流口与排水口连通，出水可以通过排水口排出；第三溢流口还通过管道与上流式好氧反应器的进水口连通，出水也可以通过第三溢流口与进水口的通道回流至所述上流式好氧反应器中。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器
如图1所示，全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器包括依次连通的上流式好氧反应器A、上流式缺氧反应器B和沉淀出水器C，总有效体积为150L。
其中，上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器的壳体为长方体+倒锥形，沉淀出水器的壳体为长方体，所述倒锥形底部分别连接有污泥输出管道j。
上流式好氧反应器A的顶部设置有出水孔a、采样口b、探头伸入口c；底部设有搅拌装置11和第一回流口d，所述搅拌装置的转动轴插设在轴套中，转动轴的底部连接一桨片，桨片为中空梯形。
上流式好氧反应器的中上部横向设置有两个平行的架板1，在两个架板1之间形成水流通道，所述水流通道的水平夹角为15°。水流通道上部填充长纤维过滤棉5，水流通道内填充三维棉6，水流通道下部按照170个/m3的密度设置有生物好氧填料十字形毛刷，该生物好氧填料是好氧聚磷菌、硝化菌和放线菌的良好载体。上流式好氧反应器的水流通道下部设置有pH探头2、DO探头4和曝气头3。
上流式缺氧反应器B的顶部设有采样口b、探头伸入口c和第一溢流口e，在第一溢流口e的下方设置有布水器10；底部设有搅拌装置11和第二回流口f。其中，所述第一溢流口e与第一回流口d以通道连接。
上流式缺氧反应器B的中部横向设置有一个架板1，将上流式缺氧反应器分为上部和下部，上部填充有生物缺氧填料8，下部填充有生物床填料9。所述生物缺氧填料包括生物炭、沸石、藤棉、反硝化菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌和聚磷菌，其中生物炭、沸石和藤棉的体积比为1:2:2。所述生物床填料包括陶瓷环、玻璃环、反硝化菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌和聚磷菌，其中陶瓷环与玻璃环的体积比为1:3。
沉淀出水器设有出水口i，其顶部设有采样口b、探头伸出口c和第二溢流口g，第二溢流口g下方设置有布水器10；下部设有第三回流口h。所述第二溢流口g与第二回流口f以通道连接，所述第三回流口h与出水口a以通道连接，并设置有潜水泵。
沉淀出水器的中下部设有一个架板1，将沉淀出水器分为上部和下部，上部填充过滤材料，下部填充pH调节材料。该过滤材料由体积比1:3的活性炭和细砂组成，该pH调节材料由体积比1:1的钙质膨润土组成。
实施例2
1、预启动
(1)依次连接的上流式好氧反应器A、上流式缺氧反应器B和沉淀出水器C，总有效体积为150L。其中，上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器的壳体为长方体+倒锥形，沉淀出水器的壳体为长方体。
上流式好氧反应器A的顶部设置出水孔a、采样口b、探头伸入口c；底部设有搅拌装置11和第一回流口d，所述搅拌装置的转动轴插设在轴套中，转动轴的底部连接一桨片，桨片为中空梯形。
上流式缺氧反应器B的顶部设有采样口b、探头伸入口c和第一溢流口e，在第一溢流口e的下方设置有布水器10；底部设有搅拌装置11和第二回流口f。其中，所述第一溢流口e与第一回流口d以通道连接。
沉淀出水器设有出水口i，其顶部设有采样口b、探头伸出口c和第二溢流口g，第二溢流口g下方设置有布水器10；下部设有第三回流口h。所述第二溢流口g与第二回流口f以通道连接，所述第三回流口h与出水口a以通道连接，并设置有潜水泵。
(2)在上流式好氧反应器的中上部横向设置有两个平行的架板1，在两个架板1之间形成水流通道，所述水流通道的水平夹角为15°。水流通道上部填充长纤维过滤棉5，水流通道内填充三维棉6，水流通道下部按照150个/m3密度设置十字形毛刷。上流式好氧反应器的水流通道下部设置有pH探头2、DO探头4和曝气头3。
上流式缺氧反应器B的中部横向设置有一个架板1，将上流式缺氧反应器分为上部和下部，上部填充由体积比为1:2:2的生物炭、沸石和藤棉组成的生物厌氧填料的基质，下部填充由体积比为1:3的陶瓷环、玻璃环组成的生物床填料基质。
沉淀出水器的中下部设有一个架板1，将沉淀出水器分为上部和下部，上部填充过滤材料，下部填充pH调节材料。该过滤材料由体积比1:3的活性炭和细砂组成，该pH调节材料由体积比1:1的钙质膨润土和麦饭石组成。
(3)按照90mg/L硝化菌、50mg/L好氧聚磷菌和40mg/L放线菌的接种量接种到好氧填料上，再以溶氧浓度1.0mg/L、pH7.5的人工污水从进水口a进入上流式好氧反应器对好氧微生物进行培养，培养时开启曝气头，逐步提高曝气量，直到上流式好氧反应器的溶氧浓度为3.5mg/L为止，监测从第一流出口d流出的好氧处理污水，当其中的氨氮转化率(相对于人工污水而言)高于80％以上时，生物好氧填料培养完成；
人工污水的组成为：NH4-N 40mg/L，CH3COONa 20mg/L，KHCO3500mg/L，KH2PO45mg/L，FeSO4·7H2O 6mg/L，CaCl2·2H2O 5.5mg/L，MgSO4·7H2O 10mg/L，EDTA5mg/L，微量元素1mL/L；
所述微量元素组成为：CuSO4·5H2O 0.2mg/L，ZnSO4·7H2O 0.3mg/L，CoCl2·6H2O0.2mg/L，MnCl2·4H2O 0.8mg/L，NaMoO4·2H2O 0.2mg/L，NiCl2·6H2O 0.2mg/L，NaSeO40.1mg/L，H3BO30.011mg/L。
(4)在生物好氧填料培养完成后，按照70mg/L光合菌、40mg/L酵母菌、40mg/L乳酸菌、30mg/L反硝化菌和30mg/L缺氧聚磷菌接种至上流式缺氧反应器的厌氧填料和生物床，继续运行所述生物反应器，检测第二回流口流出的缺氧处理污水，当其脱氮效率达到85％以上时，生物缺氧填料和生物床填料培养完毕，此时所述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器成功启动。
2、污水处理
所述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器启动成功后，将全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器沉入黑臭污水河道中，整个生物反应器全部浸没，经检测，所述黑臭污水河道的水质指标为：30～40mg/L NH4-N、31.14mg/L COD、30～40mg/L SS、2.39mg/L TP，pH7.5。开启搅拌器防止污泥堵塞，水里停留时间(HRT)设置为60min，循环水比例为1:0.5。
3、结果
连续运行40天，每天监测出水口处的氨氮含量、总氮含量、COD值、总磷、硝氮、浊度和pH值变化情况，结果如图2～8所示。
可以看出，采用本发明所述同时脱氮除磷方法能够迅速去除污水中的氨氮和磷，总氮的去除率可以达到85％以上，总磷的去除率达到70％以上。还能够有效降低出水的COD值、浊度和pH值，使得处理后的出水可以直接排入自然水体中，循环利用。
本发明所述的同时脱氮除磷方法采用全淹没式装置进行，全程利用重力流动方式，不设进水泵，能够节约至少50％以上的能耗。
实施例3
1、预启动
(1)依次连接的上流式好氧反应器A、上流式缺氧反应器B和沉淀出水器C，总有效体积为150L。其中，上流式好氧反应器和上流式缺氧反应器的壳体为长方体+倒锥形，沉淀出水器的壳体为长方体，所述倒锥形底部连接有污泥输出管道j。
上流式好氧反应器A的顶部设置出水孔a、采样口b、探头伸入口c；底部设有搅拌装置11和第一回流口d，所述搅拌装置的转动轴插设在轴套中，转动轴的底部连接一桨片，桨片为中空梯形。
上流式缺氧反应器B的顶部设有采样口b、探头伸入口c和第一溢流口e，在第一溢流口e的下方设置有布水器10；底部设有搅拌装置11和第二回流口f。其中，所述第一溢流口e与第一回流口d以通道连接。
沉淀出水器设有出水口i，其顶部设有采样口b、探头伸出口c和第二溢流口g，第二溢流口g下方设置有布水器10；下部设有第三回流口h。所述第二溢流口g与第二回流口f以通道连接，所述第三回流口h与出水口a以通道连接，并设置有潜水泵。
(3)在上流式好氧反应器的中上部横向设置有两个平行的架板1，在两个架板1之间形成水流通道，所述水流通道的水平夹角为18°。水流通道上和水流通道内均填充长纤维过滤棉，水流通道下部按照160个/m3密度设置PVC十字形毛刷。上流式好氧反应器的水流通道下部设置有pH探头2、DO探头4和曝气头3。
上流式缺氧反应器B的中部横向设置有一个架板1，将上流式缺氧反应器分为上部和下部，上部填充由体积比为1:1.5:2.5的生物炭、沸石和藤棉组成的生物厌氧填料基质，下部填充由陶瓷环组成的生物床基质。
沉淀出水器的中下部设有一个架板1，将沉淀出水器分为上部和下部，上部填充过滤材料，下部填充pH调节材料。该过滤材料由体积比1:2的活性炭和细砂组成，该pH调节材料由体积比1:1的钙质膨润土和麦饭石组成。
(3)按照80mg/L硝化菌、45mg/L好氧聚磷菌和30mg/L放线菌的接种量接种到好氧填料上，再以溶氧浓度1.2mg/L、pH7.5的人工污水从进水口a进入上流式好氧反应器对好氧微生物进行培养，培养时开启曝气头，逐步提高曝气量，直到上流式好氧反应器的溶氧浓度为4.0mg/L为止，监测从第一流出口d流出的好氧处理污水，当其中的氨氮转化率(相对于人工污水而言)高于80％以上时，生物好氧填料培养完成；
人工污水的组成为：NH4-N 40mg/L，CH3COONa 20mg/L，KHCO3500mg/L，KH2PO45mg/L，FeSO4·7H2O 6mg/L，CaCl2·2H2O 5.5mg/L，MgSO4·7H2O 10mg/L，EDTA5mg/L，微量元素1mL/L；
所述微量元素组成为：CuSO4·5H2O 0.2mg/L，ZnSO4·7H2O 0.3mg/L，CoCl2·6H2O0.2mg/L，MnCl2·4H2O 0.8mg/L，NaMoO4·2H2O 0.2mg/L，NiCl2·6H2O 0.2mg/L，NaSeO40.1mg/L，H3BO30.011mg/L。
(4)在生物好氧填料培养完成后，按照60mg/L光合菌、30mg/L酵母菌、30mg/L乳酸菌、20mg/L反硝化菌和30mg/L缺氧聚磷菌接种至上流式缺氧反应器的厌氧填料和生物床，继续运行所述生物反应器，检测第二回流口流出的缺氧处理污水，当其脱氮效率达到85％以上时，生物缺氧填料和生物床填料培养完毕，此时所述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器成功启动。
2、污水处理
所述全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器启动成功后，将全淹没多级箱式脱氮除磷生物反应器沉入黑臭污水河道中，整个生物反应器全部浸没，经检测，所述黑臭污水河道的水质指标为：30～40mg/L NH4-N、31.14mg/L COD、30～40mg/L SS、2.39mg/L TP，pH7.5。开启搅拌器防止污泥堵塞，水里停留时间(HRT)设置为60min，循环水比例为1:1。
3、结果
连续运行40天，总氮的去除率可以达到85％以上，总磷的去除率达到70％以上。还能够有效降低出水的COD值、浊度和pH值，使得处理后的出水可以直接排入自然水体中，循环利用。
本发明所述的同时脱氮除磷方法采用全淹没式装置进行，全程利用重力流动方式，不设进水泵，能够节约至少50％以上的能耗。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，包括以下步骤：
(1)待处理污水进入上流式好氧反应器，依次通过所述上流式好氧反应器中的过滤填料和生物好氧填料，得到好氧处理污水；
所述生物好氧填料中包括硝化菌、好氧聚磷菌和放线菌；
(2)所述好氧处理污水进入上流式缺氧反应器，依次通过所述上流式缺氧反应器中的生物缺氧填料和生物床填料进行厌氧和缺氧处理，得到缺氧处理污水；
所述生物缺氧填料和所述生物床填料均包括光合菌、酵母菌、乳酸菌、反硝化菌和缺氧聚磷菌；
(3)所述缺氧处理污水进入沉淀出水器，依次通过所述沉淀出水器中的吸附材料和pH调节材料，排出。
2.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述上流式好氧反应器中的溶氧浓度为3.5～4.0mg/L。
3.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述过滤填料选自纤维过滤棉、三维棉、海绵和藤棉中的一种或多种；
所述生物好氧填料中的基质选自毛刷填料、三维棉、海绵和藤棉中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述生物好氧填料的制备方法为：
按照70～100mg/L硝化菌、30～60mg/L好氧聚磷菌和10～40mg/L放线菌的接种量接种到生物好氧填料的基质上，以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH值7～8的人工污水对接种后的生物好氧填料基质进行培养，培养时逐渐提高污水中溶氧浓度直到3.5～4mg/L，当出水氨氮转化率达到80％以上时，得到生物好氧填料。
5.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述上流式缺氧反应器中的溶氧浓度为0.5～1.0mg/L。
6.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述生物缺氧填料中的基质选自生物炭、沸石、火山岩、砾石、陶粒、粉煤灰和藤棉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述生物床填料中的基质选自陶瓷环或玻璃环。
8.根据权利要求1、5～7任意一项所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述生物缺氧填料或生物床填料的制备方法为：
按照50～80mg/L光合菌、20～60mg/L酵母菌、20～70mg/L乳酸菌、10～40mg/L反硝化菌和10～40mg/L缺氧聚磷菌分别接种到生物缺氧填料或生物床填料基质上；以溶氧浓度低于0.5mg/L、pH值7～8的人工污水通过所述上流式好氧反应器反应后得到的人工好氧污水；将所述人工好氧污水分别培养所述接种的生物缺氧填料或生物床填料基质，当脱氮效率达到85％以上时，分别得到生物缺氧填料或生物床填料。
9.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，所述吸附材料选自活性炭、沸石、细砂、火山岩、陶粒和砾石中的一种或多种；
所述pH调节材料选自钙质膨润土、麦饭石和、生石灰和石灰石中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述同时脱氮除磷的全淹没式污水处理方法，其特征在于，当待处理污水的碳氮比低于3:2时，向上流式缺氧反应器添加外源碳源。
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