一种提高实际污水在厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法技术

本发明专利技术属于环保技术领域，具体涉及一种提高实际污水在厌氧－低氧条件下同时生物除磷脱氮效果的方法。具体步骤是向待处理的实际污水中加入污水处理厂剩余污泥发酵后产生的短链脂肪酸，再将实际污水在厌氧－低氧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，处理后的出水可达到ＣＯＤ＜５０ｍｇ／Ｌ，ＴＮ＜１５ｍｇ／Ｌ，ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ＜２ｍｇ／Ｌ及ＴＰ＜０．５ｍｇ／Ｌ。本方法运行效果稳定，抗冲击负荷强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水、废水或污水的生物处理
，具体涉及一种提高实际污水在厌氧 -低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法。
技术介绍
经济的快速发展使水环境遭到破坏，为了防止水体富营养化，需要去除污水中的氮和 磷。但SBR工艺面临着诸多问题，如在除磷和脱氮之间存在碳源竞争等，而城市污水中的 碳源浓度普遍较低，难以满足同时高效除磷脱氮的要求。为了使出水中的氮磷浓度达到污 水排放标准，许多污水处理厂需要添加额外的碳源平衡反硝化和除磷之间的碳源竞争(参 见文献Water Science and Technology, 1994, 30: 73-81 )。也有不少的研究者用化学合成的短 链脂肪酸(比如乙酸和丙酸)来获得高效的除磷脱氮效果(参见文献Biotechnology and Bioengineering, 2004， 85: 722-733; Biotechnology and Bioengineering, 2004, 85: 56-67)。研究 表明，在厌氧-好氧增强生物除磷(EBPR)和同时硝化反硝化(SND)系统中，除磷脱氮 都需要一定量的短链脂肪酸。然而，在多数情况下，实际污水中的短链脂肪酸都不能够满 足较低的出水氮磷浓度。南方城市污水低碳源、高氮磷的特点使这个矛盾更加突出，这就 使得大量的氮和磷排放到环境中，引发了水体的富营养化。利用活性污泥微生物去除污水中的N和P是防止水体富营养化的一个重要方法，其中 厌氧-低氧生物除磷脱氮技术的研究是近年来国际上的一个热点(参见文献Water Science and Technology, 2004, 50(10): 163-170; Biotechnology and Bioengineering, 2005, 90: 761-769)。该技术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，曝气量少， 污泥产量低等特点，不需污泥回流，节省占地面积。因而是一种低能耗、低污泥产量的污 水生物处理新技术。在厌氧-低氧污水生物处理系统中，N和P的去除都要消耗污水中的有机物，当污水中 的有机物(主要是短链脂肪酸SCFAs)量不足时，往往导致除磷脱氮效果变差。从文献报 道来看(参见文献Biotechnology and Bioengineering, 2003, 84: 170-178; FEMS Microbiology Ecology, 2005, 52: 329-338)，所有研究都使用高浓度的人工配水(COD达到400mg/L)， 尚未见使用厌氧-低氧工艺处理实际污水的报道。鉴于一般污水处理厂进水有机物浓度都较 低，为了提高实际污水在厌氧-低氧(DO控制在lmg/L以下)条件下生物同时除磷脱氮的效果，本专利技术提出了向实际污水中加入剩余污泥经发酵后产生的短链脂肪酸(简称发酵液) 的方法。在发酵液投加之前，其中的氮和磷首先用鸟粪石(MgNH4P(V6H20,简称MAP， 参见文献Water Research, 2002, 36: 2991-2998; Industrial and Engineering Chemistry Research, 2006,45:663-669)工艺进行回收。到目前为止，文献中尚未见在厌氧-低氧的实际污水系 统中投加发酵液的方法在报道。通过本专利技术不仅为除磷脱氮微生物提供丰富碳源，同时实现了污水处理厂剩余污泥的 减量化、资源化及减少其环境污染的目的，也避免了额外投加化学药剂的费用，从而达到 节能、降耗和减排的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高实际污水在厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮的方法。本专利技术提出的提高实际污水在厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法，具体步 骤如下向待处理的实际污水中加入由剩余污泥发酵产生的发酵液；接着将含有发酵液的 实际污水泵入序批式反应池(SBR反应池)中进行在不通空气的情况下进行厌氧反应，反 应时间为l-2小时；此时聚磷菌利用污水有机物合成聚-羟基垸酸(PHAs)，并充分释磷， 由于投加了发酵液，合成了更多的聚羟基戊酸(PHV);厌氧反应结束后向序批式反应池 中通入空气进行低氧曝气生物处理反应，反应时间为2-3小时，低氧曝气结束后静止沉淀， 进行泥水分离，处理后的污水达标排放；其中，在进水COD》120mg/L的情况下，发酵液 的投加量与实际污水体积比为1:10-1:20;发酵液中短链脂肪酸在6000mg/L以上，发酵液 中乙酸占25-35%，丙酸占20%-30%。本专利技术中，所述低氧曝气生物处理时，控制溶解氧浓度小于lmg/L。本专利技术中，SBR反应池的充水比为0.3-0.785。在厌氧末期，可溶性外碳源很少，低氧阶段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。由于发酵液的投加，在厌氧段合成了更多的PHV和 PH2MV，因PHAs中的PHV和PH2MV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。此外，研究中还发现，发酵液的投加降低了低氧阶段 反硝化气体产物氧化亚氮(N20)的产生。本专利技术提出的提高实际污水在厌氧-低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法，推荐工 艺参数为发酵液的投加量与实际污水的比为1:10-1:20，厌氧搅拌时间为l-2h，低氧曝气 时间为2-3h，低氧曝气阶段DO浓度小于lmg/L，污泥龄约为20d。本专利技术的有益效果是(1) 发酵液的加入可提高微生物厌氧合成PHV和PH2MV的能力，减少低氧曝气阶段 反硝化气体产物N20的产生，有利于同时维持低氧曝气阶段较高的氮、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A排放标准。处理后的出水可达到COD〈50mg/L， TN< 15mg/L， NH4+-N<2mg/L及TP<0.5mg/L。(3) 本方法运行效果稳定，抗冲击负荷强。 附图说明图1为本专利技术实施例1的工艺流程图。图中标号l为污泥发酵产酸池，2为氮磷回收池，3为发酵液贮池，4为污水调节池， 5为SBR反应池，6为泵，7为搅拌器，8为溶氧仪探头，9为在线溶氧仪控制器，10为曝 气泵，11为曝气头。 具体实施例方式实施例1:剩余污泥发酵生产短链脂肪酸的方法如下取自污水处理厂二沉池排放的剩余活性污泥在4'C条件下进行浓縮沉淀24h，浓縮后的剩余污泥在碱性(pH=10.0)条件下进行厌氧发酵8-10d，发酵后泥水混合物进行离心分 离，分离后的上清液即为包含短链脂肪酸的发酵液。从剩余污泥发酵液中回收N和P的方法如下发酵液中释放的N和P在碱性(pH=10.0)条件下用鸟粪石(MgNH4P04'6H20,MAP) 工艺进行回收。根据公式(1)，形成鸟粪石沉淀需要Mg2+、 NH4+和P043—。由于释放N的 量高于P,因此为了同时回收N和P，需要加入MgCl2'6H20和K2HP04。根据释放NH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高实际污水在厌氧－低氧条件下生物同时除磷脱氮效果的方法，具体步骤如下：向待处理的实际污水中加入由剩余污泥发酵产生的发酵液，接着将含有发酵液的实际污水泵入序批式反应池中在不通空气的情况下进行厌氧反应，反应时间为１－２小时，厌氧反应结束后向序批式反应器中通入空气进行低氧曝气生物处理反应，反应时间为２－３小时，低氧曝气结束后静止沉淀，进行泥水分离，处理后的污水达标排放；其中，在进水ＣＯＤ≥１２０ｍｇ／Ｌ的情况下，发酵液的投加量与实际污水体积比为１∶１０－１∶２０；发酵液中短链脂肪酸在６０００ｍｇ／Ｌ以上，发酵液中乙酸占２５－３５％，丙酸占２０％－３０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈银广，李洪静，顾国维，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]