CN114057296B - 光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法 - Google Patents

光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法，包括管道连接的所述调节池、反应器、污泥池、清水池，反应器中废水经EBPR阶段‑EBPR到光养EBPR的过期阶段‑光养EBPR阶段‑光养EBPR到光养BNR的过渡阶段‑光养BNR阶段后排出。本发明提供的光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法，通过设置光照条件、曝气及搅拌条件，交替进行，经过EBPR阶段‑EBPR到光养EBPR的过期阶段‑光养EBPR阶段‑光养EBPR到光养BNR的过渡阶段‑光养BNR阶段，并且在每个阶段内多重内循环，创造适当的好氧、缺氧、厌氧环境，强化微藻‑细菌聚生体的协同作用，可以消除生物营养物质去除的曝气要求，无需外部COD加药，运营成本低，环境友好。

Description

光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法。
背景技术
随着工业扩张和人口增长，集约化的农业活动过度施用化肥，释放了过量的氮(N)和/或磷(P)到水环境中，超过自然水体可容纳的N和P排放会导致水体富营养化，打破水生生态系统的平衡，加剧了对环境水体的污染。根据国家环保总局出台的规定，目前大部分污水处理厂面临着对现有工艺的升级改造，以达到国家规定的要求。
通常在活性污泥法中，厌氧段碳的吸收和磷的释放；缺氧段发生异养反硝化和磷的吸收；好氧段发生硝化反应和磷的吸收。这种生物脱氮除磷技术需要大量的氧气供应，在污水处理厂的升级改造中，通常会将AO或A2O改为表面曝气和底部曝气相结合，约占污水处理厂能源成本的60％。
高效藻类氧化塘(HRAP)是一种广泛使用的去除营养物质的技术，对COD、BOD5、氨氮、总磷以及病原体等的去除率均较高，同时收割的高等稳定塘污水处理技术水生植物是很好的肥料。但是，它通常表现出低沉降特性，并且应用的低水力和污泥停留时间不允许硝化细菌群落的生长。此外，较短的污泥停留时间限制了低C/N比在废水中的硝化作用。
发明内容
针对以上述背景技术的不足，本发明提供光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法及应用。
本发明采用的技术方案如下：光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法，关键在于：S1.EBPR阶段：将废水、培养液I通入反应器，在黑暗条件下，反应器中设置厌氧-好氧期，废水在反应器中搅拌处理7h后，静置1h，并通入氩气；
S2.EBPR到光养EBPR的过渡阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；
S3.光养EBPR阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；
S4.光养EBPR到光养BNR的过渡阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，并通入氩气；
S5.光养BNR阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为10mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，去除上清液，排出污泥，完成水处理。
优选的，所述反应器中的反应温度为20℃，pH为7.5。
优选的，所述培养液I为K2HPO4 253mg/L、KH2PO4 154mg/L、C2H3O2Na·3H2O 0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O0.95g/L、CaCl2·2H2O 0.44g/L、烯丙基-N硫脲11.7mg/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O 1.5g/L、H3BO3 0.15g/L、CuSO4·5H2O0.03g/L、KI 0.18g/L、MnCl2·4H2O 0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O0.15g/L。
优选的，所述培养液II为K2HPO4 253mg/L、KH2PO4 154mg/L、C2H3O2Na·3H2O 0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O0.95g/L、CaCl2·2H2O 0.44g/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O 1.5g/L、H3BO3 0.15g/L、CuSO4·5H2O 0.03g/L、KI 0.18g/L、MnCl2·4H2O 0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O 0.15g/L。
优选的，所述S1中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，曝气时长为2h。
优选的，所述S2中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，曝气时长为2h，光强为4.5-6W/L。
优选的，所述S3中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，光强为4.5-6W/L。
优选的，所述S4中厌氧期处理时间为1.5h，好氧期处理时间为4.5h，缺氧期处理时间为1h，光强为4.5-6W/L。
优选的，所述S5中厌氧期处理时间为1.75h，好氧期处理时间为3.75h，缺氧期处理时间为1.75h，光强为4.5-6W/L。
一种光养强化生物系统，关键在于：包括所述反应器、调节池、污泥池、清水池，所述反应器与所述调节池、污泥池、清水池管道连接。
与现有技术相比，本发明提供的光养强化生物系统及生物脱氮除磷方法具有以下有益效果：
1.通过设置光照条件、曝气及搅拌条件，交替进行，经过EBPR阶段-EBPR到光养EBPR的过渡阶段-光养EBPR阶段-光养EBPR到光养BNR的过渡阶段-光养BNR阶段，并且在每个阶段内多重内循环，创造适当的好氧、缺氧、厌氧环境，强化微藻-细菌聚生体的协同作用，由于在光照期间，微藻消耗CO2并为聚磷菌和硝化菌产生氧气，同时吸收P和氨，以促进生长，从而降低了氧含量需求；
2.由于微藻和细菌之间的相互作用，细胞可以更容易地聚集成絮凝物并非常快速地沉降，从而可以消除生物营养物质去除的曝气要求，曝气成本减少50％；
3.由于反应器中没有添加外部碳源，聚磷菌可以通过耗尽厌氧储存的聚羟基脂肪酸进行反硝化，无需昂贵的外部COD加药，且由于微藻和硝化细菌活动的结合，能固定大气CO2并消耗异养细菌呼吸代谢过程中产生的CO2，从而降低了污水处理厂的运营成本和碳排放量。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1一种光养强化生物系统
包括管道连接的调节池、反应器、污泥池、清水池，所述反应器包括设在反应器壳体中的控制系统、卤素灯、曝气器、搅拌器，及设置在反应器壳体外的循环水泵、风机、培养液投加罐、氩气气源。
实施例2生物脱氮除磷方法
S1.EBPR阶段：将调节池中的废水、培养液I通入反应器，在黑暗条件下，反应器中设置厌氧-好氧期，废水在反应器中搅拌处理7h后，静置1h，并通入氩气；其中，厌氧期处理时间为3h，好氧期曝气时长为4h；
S2.EBPR到光养EBPR的过渡阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；其中，厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，曝气时长为2h，光强为4.5-6W/L；
S3.光养EBPR阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；其中，厌氧期处理时间为3h，好氧期曝气时长为4h，光强为4.5-6W/L；
S4.光养EBPR到光养BNR的过渡阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，并通入氩气；其中，厌氧期处理时间为1.5h，好氧期曝气时长为4.5h，缺氧期处理时间为1h，光强为4.5-6W/L；
S5.光养BNR阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为10mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，将上清液导入清水池，将污泥排入污泥池，完成水处理；其中，厌氧期处理时间为1.75h，好氧期曝气时长为3.75h，缺氧期处理时间为1.75h，光强为4.5-6W/L；所述培养液I为K2HPO4 253mg/L、KH2PO4154mg/L、C2H3O2Na·3H2O 0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O0.95g/L、CaCl2·2H2O 0.44g/L、烯丙基-N硫脲11.7mg/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O1.5g/L、H3BO3 0.15g/L、CuSO4·5H2O 0.03g/L、KI 0.18g/L、MnCl2·4H2O 0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O0.15g/L；所述培养液II为K2HPO4253mg/L、KH2PO4 154mg/L、C2H3O2Na·3H2O0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O 0.95g/L、CaCl2·2H2O 0.44g/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O 1.5g/L、H3BO30.15g/L、CuSO4·5H2O 0.03g/L、KI 0.18g/L、MnCl2·4H2O 0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O 0.15g/L。
采用本发明对各种污水进行处理，测试结果如下：
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.生物脱氮除磷方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.EBPR阶段：将废水、培养液I通入反应器，在黑暗条件下，反应器中设置厌氧-好氧期，废水在反应器中搅拌处理7h后，静置1h，并通入氩气；
S2.EBPR到光养EBPR的过渡阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；
S3.光养EBPR阶段：将培养液I通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧期，所述厌氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7h，静置1h，并通入氩气；
S4.光养EBPR到光养BNR的过渡阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为6mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，并通入氩气；
S5.光养BNR阶段：将培养液II通入反应器，反应器中设置厌氧-好氧-缺氧期，所述厌氧期和缺氧期在黑暗条件下运行，所述好氧期在光照条件下运行，厌氧期结束后加入碳酸钠，碳酸钠浓度为10mg/L，废水在反应器中搅拌处理7.25h，静置0.75h，去除上清液，排出污泥，完成水处理；
所述培养液I为K2HPO4 253mg/L、KH2PO4 154mg/L、C2H3O2Na·3H2O0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O 0.95g/L、CaCl2·2H2O0.44g/L、烯丙基-N硫脲11.7mg/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O 1.5g/L、H3BO3 0.15g/L、CuSO4·5H2O 0.03g/L、KI0.18g/L、MnCl2·4H2O 0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O0.15g/L；
所述培养液II为K2HPO4 253mg/L、KH2PO4 154mg/L、C2H3O2Na·3H2O0.64g/L、C3H6O2 68μL/L、NH4Cl 0.59g/L、MgSO4·7H2O 0.95g/L、CaCl2·2H2O 0.44g/L、乙二胺四乙酸31.7mg/L、FeCl3·6H2O 1.5g/L、H3BO3 0.15g/L、CuSO4·5H2O 0.03g/L、KI 0.18g/L、MnCl2·4H2O0.12g/L、Na2MoO·2H2O 0.06g/L、ZnSO4·7H2O 0.12g/L、CoCl2·6H2O 0.15g/L。
2.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述反应器中的反应温度为20℃，pH为7.5。
3.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述S1中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，曝气时长为4h。
4.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述S2中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，曝气时长为2h，光强为4.5-6W/L。
5.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述S3中厌氧期处理时间为3h，好氧期处理时间为4h，光强为4.5-6W/L。
6.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述S4中厌氧期处理时间为1.5h，好氧期处理时间为4.5h，缺氧期处理时间为1h，光强为4.5-6W/L。
7.根据权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，其特征在于：所述S5中厌氧期处理时间为1.75h，好氧期处理时间为3.75h，缺氧期处理时间为1.75h，光强为4.5-6W/L。
8.一种光养强化生物系统，其特征在于：用于实施如权利要求1所述的生物脱氮除磷方法，所述系统包括所述反应器、调节池、污泥池、清水池，所述反应器与所述调节池、污泥池、清水池管道连接。
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