CN115385452A - 生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统及方法，包括除磷反应区、分别与除磷反应区连通的硝化反应区、和发酵反应区；除磷反应区包括依次通过管道连通的第一进水池、厌氧池、缺氧池、曝气池、第一沉淀池；发酵反应区包括与第一沉淀池连通的厌氧发酵池，厌氧发酵池通过回流管道与进水池连通；硝化反应区包括与第一沉淀池连通的第二进水池、与进水池连通的硝化池、与硝化池连通的第二沉淀池；第二沉淀池通过回流管道与缺氧池连通。本发明的有益效果在于：通过Tetrasphaera菌发酵除磷降低对进水挥发性脂肪酸的依赖，通过Dechloromonas菌反硝化除磷可节省50％的碳源需求量和30％的氧气耗量，降低50％的污泥产量，Accumulibacter菌能够保证出水深度达标。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统及方法。
背景技术
污水中磷排放导致的水体富营养化加剧，传统生物除磷方法的原理是活性污泥中的聚磷菌在小分子挥发性脂肪酸充分的厌氧条件下释磷，在好氧条件下吸磷，然后通过排泥将磷从污水中去除。但由于进水挥发性脂肪酸缺乏、水质波动等造成除磷效果不稳定。
近几年国际上非常重视发酵除磷技术，随着侧流深度厌氧反应的引入和新型聚磷菌Tetrasphaera的原位鉴定及除磷代谢特性研究，发酵除磷成为污水处理领域的研究热点之一。反硝化除磷是在缺氧环境下以NO3--N或NO2--N作为电子受体，以“一碳两用”的方式进行同步脱氮除磷，通过缺氧吸磷进一步节省碳源和曝气能耗。但该工艺的一般需要双污泥系统来实现，硝化系统一般采用接触氧化工艺，也可采用活性污泥法工艺增加中间沉淀池，自成一个污泥系统，该系统只完成硝化，而另一个污泥系统释磷后的反硝化聚磷污泥则不经过曝气直接超越至后置缺氧段，与完成硝化作用的上清液进行作用，完成反硝化聚磷反应，由于需要严格的工艺过程控制和双污泥系统，工艺控制复杂，参数多，在国内尚没有发现运行成功的工程案例。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明通过Tetrasphaera菌发酵除磷降低对进水挥发性脂肪酸的依赖，通过缺氧吸磷进一步节省碳源和曝气能耗，通过好氧吸磷保障出水达标。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统，包括除磷反应区、分别与除磷反应区连通的硝化反应区、和发酵反应区；
除磷反应区包括依次通过管道连通的第一进水池、厌氧池、缺氧池、曝气池、第一沉淀池；
发酵反应区包括与第一沉淀池连通的厌氧发酵池，厌氧发酵池通过回流管道与进水池连通；
硝化反应区包括与第一沉淀池连通的第二进水池、与进水池连通的硝化池、与硝化池连通的第二沉淀池；第二沉淀池通过回流管道与缺氧池连通。
所述除磷反应区、硝化反应区、发酵反应区内均设置搅拌器。
所述回流管道上设置回流泵。
生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，包括以下步骤：
1)、原水通过第一进水池连续进入除磷系统进行处理；
2)、第一沉淀中回流的污泥进入到厌氧发酵池，进行发酵并筛选 Tetrasphaera菌，通过回流管道回流至除磷反应区的第一进水池；
3)、启动厌氧池内的搅拌器进行混合反应，通过厌氧发酵池回流过来的Tetrasphaera菌依靠发酵呼吸代谢将大分子物质降解为小分子的挥发性脂肪酸并释磷，同时产生的挥发性脂肪酸又被Ca.Accumulibacter菌和Dechloromonas 菌利用进行厌氧释磷；
4)、厌氧池处理后的混合液进入缺氧池，与第二沉淀池回流的硝化液进行缺氧反硝化除磷反应；
5)、缺氧池处理后的混合液进入曝气池，在曝气池内Tetrasphaera菌利用空气中的氧和自身贮存的碳源进行好氧吸磷，Ca.Accumulibacter菌和 Dechloromonas菌共同将缺氧池输送来的混合液中残余的氨氮化合物转化为硝氮；
6)、曝气池处理后的混合液进入到第一沉淀池，富含氨氮的上清液通过第二进水池进入硝化反应池进行硝化反应，硝化反应完成后进入到第二次沉淀池，一部分排水，一部分分回流。
进一步的，步骤4)中，厌氧时间为60min，ORP≤-300mv，溶解氧≤0.01mg/L。
进一步的，步骤5)中，缺氧时间为120min，溶解氧≤0.1mg/L。
进一步的，步骤6)中，曝气时间为30min，溶解氧为1.0-2.0mg/L。
进一步的，厌氧发酵池发酵时间为24min；
进一步的，第二沉淀池的回流比为30％。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过Tetrasphaera菌发酵除磷降低对进水挥发性脂肪酸的依赖，通过Dechloromonas菌反硝化除磷可节省50％的碳源需求量和30％的氧气耗量，降低50％的污泥产量，Accumulibacter菌能够保证出水深度达标。
附图说明
图1是本发明系统框图。
附图中所示标号：1、除磷反应区；2、硝化反应区；3、发酵反应区；4、第一进水池；5、厌氧池；6、缺氧池；7、曝气池；8、第一沉淀池；9、厌氧发酵池；10、第二进水池；11、硝化池；12、第二沉淀池。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如图1所示，本发明提供一种生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统，包括除磷反应区1、分别与除磷反应区1连通的硝化反应区2、和发酵反应区3；
除磷反应区1包括依次通过管道连通的第一进水池4、厌氧池5、缺氧池6、曝气池7、第一沉淀池8；
发酵反应区3包括与第一沉淀池8连通的厌氧发酵池9，厌氧发酵池9通过回流管道与第一进水池4连通；
硝化反应区2包括与第一沉淀池8连通的第二进水池10、与第二进水池10 连通的硝化池11、与硝化池11连通的第二沉淀池12；第二沉淀池12通过回流管道与缺氧池6连通。
所述除磷反应区1、硝化反应区2、发酵反应区3内均设置搅拌器。
所述回流管道上设置回流泵。
根据本发明的另一方面，提供生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，包括以下步骤：
1)、原水通过第一进水池4连续进入除磷系统进行处理；
2)、第一沉淀池8中回流的污泥进入到厌氧发酵池3，进行发酵并筛选Tetrasphaera菌，通过回流管道回流至除磷反应区的第一进水池4；厌氧发酵池发酵时间为24min；
3)、启动厌氧池内5的搅拌器进行混合反应，通过厌氧发酵池3回流过来的Tetrasphaera菌依靠发酵呼吸代谢将大分子物质降解为小分子的挥发性脂肪酸并释磷，同时产生的挥发性脂肪酸又被Ca.Accumulibacter菌和Dechloromonas菌利用进行厌氧释磷；厌氧时间为60min，ORP≤-300mv，溶解氧≤0.01mg/L。
4)、厌氧池4处理后的混合液进入缺氧6池，与第二沉淀池12回流的硝化液进行缺氧反硝化除磷反应；缺氧时间为120min，溶解氧≤0.1mg/L。
5)、缺氧池6处理后的混合液进入曝气池7，在曝气池内Tetrasphaera菌利用空气中的氧和自身贮存的碳源进行好氧高效吸磷，Ca.Accumulibacter菌和Dechloromonas菌共同将缺氧池输送来的混合液中残余的氨氮化合物转化为硝氮；曝气时间为30min，溶解氧为1.0-2.0mg/L。
6)、曝气池7处理后的混合液进入到第一沉淀池8，富含氨氮的上清液通过第二进水池10进入硝化反应池11进行硝化反应，硝化反应完成后进入到第二次沉淀池，一部分排水，一部分分回流，第二沉淀池的回流比为30％。
实施例
以实际污水为处理对象，考察了本技术方法的污染物去除能力，结果表明，出水COD浓度为≤40mg/L，BOD≤8mg/L，NH4 +-N浓度≤1.0mg/L，TN浓度≤ 12mg/L，TP≤0.2mg/L。同传统的好氧吸磷相比，碳源投加平均从40mg/L降低到20mg/L，吨水曝气能耗从平均0.3kw·h降低到0.2kw·h，污泥产量降低，污泥龄从15天延长至30天。
表1本技术与传统好氧吸磷技术性能对比
以上内容是结合具体的试验实施方式对本发明做的具体说明，以便有关人员更好地理解，不能认为本发明的具体实施局限于这些，因此该领域技术人员基于此方法做出的简单改进都在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统，其特征在于：包括除磷反应区(1)、分别与除磷反应区连通的硝化反应区(2)、和发酵反应区(3)；
除磷反应区(1)包括依次通过管道连通的第一进水池(4)、厌氧池(5)、缺氧池(6)、曝气池(7)、第一沉淀池(8)；
发酵反应区(2)包括与第一沉淀池(8)连通的厌氧发酵池(9)，厌氧发酵池(9)通过回流管道与进水池连通；
硝化反应区(2)包括与第一沉淀池(8)连通的第二进水池(10)、与第二进水池(10)连通的硝化池(11)、与硝化池(11)连通的第二沉淀池(12)；第二沉淀池(12)通过回流管道与缺氧池(5)连通。
2.根据权利要求1所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统，其特征在于：所述除磷反应区(1)、硝化反应区(3)、发酵反应区(2)内均设置搅拌器。
3.根据权利要求1所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的系统，其特征在于：所述回流管道上设置回流泵。
4.生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、原水通过第一进水池(4)连续进入除磷系统进行处理；
2)、第一沉淀(8)中回流的污泥进入到厌氧发酵池(9)，进行发酵并筛选Tetrasphaera菌，通过回流管道回流至除磷反应区的第一进水池(4)；
3)、启动厌氧池(5)内的搅拌器进行混合反应，通过厌氧发酵池(9)回流过来的Tetrasphaera菌依靠发酵呼吸代谢将大分子物质降解为小分子的挥发性脂肪酸并释磷，同时产生的挥发性脂肪酸又被Ca.Accumulibacter菌和Dechloromonas菌利用进行厌氧释磷；
4)、厌氧池(5)处理后的混合液进入缺氧池(6)，与第二沉淀池(12)回流的硝化液进行缺氧反硝化除磷反应；
5)、缺氧池(6)处理后的混合液进入曝气池(7)，在曝气池内(7)Tetrasphaera菌利用空气中的氧和自身贮存的碳源进行好氧高效吸磷，Ca.Accumulibacter菌和Dechloromonas菌共同将缺氧池输送来的混合液中残余的氨氮化合物转化为硝氮；
6)、曝气池(7)处理后的混合液进入到第一沉淀池(8)，富含氨氮的上清液通过第二进水池(10)进入硝化反应池(11)进行硝化反应，硝化反应完成后进入到第二次沉淀池(12)，一部分排水，一部分分回流。
5.根据权利要求4所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，步骤4)中，厌氧时间为60min，ORP≤-300mv，溶解氧≤0.01mg/L。
6.根据权利要求4所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，步骤5)中，缺氧时间为120min，溶解氧≤0.1mg/L。
7.根据权利要求4所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，步骤6)中，曝气时间为30min，溶解氧为1.0-2.0mg/L。
8.根据权利要求4所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，厌氧发酵池发酵时间为24min。
9.根据权利要求4所述的生物协同代谢通过侧流发酵强化主流除磷的方法，其特征在于，第二沉淀池的回流比为30％。
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