一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法及其反应器技术

本发明专利技术涉及污水生物化学处理及污水资源化利用领域，特别是指一种复合生物膜活性 污泥反硝化除磷脱氮方法及其反应器，本发明专利技术通过在一体化反应器内形成缺氧池、好氧池、 沉淀池和污泥厌氧池四个反应池，分别在缺氧池和好氧池安装填料，利用生物膜的特殊结 构富集反硝化聚磷菌，并在该一体化反应器内经过厌氧释磷、反硝化除磷、好氧硝化与反 硝化聚磷、固液分离步骤，有效克服传统工艺中脱氮和除磷关于泥龄和碳源竞争的矛盾， 使脱氮和除磷的效果同时达到最佳，尤其适用于低碳氮比的城市污水处理，除磷效果极佳， 并有利于实现磷的回收利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水生物化学处理及污水资源化利用领域,特别是指一种复合生物膜活性 污泥反硝化除磷脱氮方法及其反应器。技术背景现有污水除磷脱氮的技术可分为物理法、化学法和生物法。相对而言，生物除磷脱氮 技术投资少、运行操作简单、无二次污染而被广泛应用。 污水生物除磷脱氮的基本原理生物脱氮过程通过氨化、硝化和反硝化三步骤完成。硝化和反硝化反应可用下式表示 硝化反应包括两个步骤(1) NH;+1.502 — N02— +2H4 +H20 +亚硝酸菌 (亚硝化反应)(2) N(V +0. 502 — N(V +硝酸菌 (硝化反应) 反硝化反应过程简单的表示如下(3) N03— +3H —0.5N2 + H20 +0H—(4) N02— +6H —0. 5N2 + H20 +0H— 生物除磷是利用除磷菌能够在厌氧条件下释放磷，好氧条件下摄取磷，并将磷以聚合磷的形态储藏在菌体内的特性，形成富磷污泥，以排除富磷污泥而达到从污水中除磷的目 的。目前已经开发出来的生物除磷脱氮工艺主要有以下几种AVO工艺系列、SBR工艺系 列和氧化沟工艺系列等，其中最典型的代表就是AVO工艺，其他工艺多是从该工艺发展而 来。传统的脱氮除磷理论认为硝化和反硝化只能分别在好氧和缺氧条件下进行，而除磷工 艺则必须有好氧/厌氧的交替环境才能富集除磷菌，达到除磷的目的。而近年来一些研究 己经表明不仅硝化和反硝化可以在一个反应器内同时发生,而且在厌氧/缺氧交替环境下， 聚磷菌(PAOs)能够在缺氧环境下完成反硝化，使强化除磷与同时硝化反硝化过程得以 同时实现，甚至有些反硝化聚磷菌(DPB)不需经历好氧/厌氧或厌氧/缺氧的交替环境，在缺氧反应器内实现N、 P的同时去除，说明一些PA0s和DPB在不同的环境条件下具有不 同的除磷效果，也可能存在着不同的除磷机理，厌氧/好氧或厌氧/缺氧交替过程并不是唯 一的生物除磷途径。反硝化除磷脱氮理论的提出，能够解决传统除磷脱氮工艺自身无法解 决的矛盾，节省碳源和能源，提高污水处理系统除磷脱氮能力。同时减少污泥产量和运行 费用，使污水处理朝着可持续战略方向发展。尽管关于反硝化除磷机理还存在很多争议，一些利用反硝化除磷现象开发而来的工艺 已经取得了很大进展。尤其复合工艺中泥-膜共存，更易于实现反硝化同时除磷脱氮(刘 晋旭等，2003)。任南琪等在中国专利号200610009602中提到，通过硝化液回流代替A20 中的混合液回流，培养富集反硝化聚磷菌，开发了复合式活性污泥生物膜同步脱氮除磷系 统，取得稳定的运行效果，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级B标准要求， 但沿用传统的厌氧-缺氧-好氧工艺，生物填料的加入主要是为了提高系统硝化效果，流程 相对比较复杂，基建投资高，操作管理困难。其实，复合反应器中沿着液体到载体的方向， 构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型的多种不同运动能力、呼 吸类型、营养类型的微生物系统，为硝化菌、反硝化菌以及除磷菌提供适宜的生存条件， 控制适当的运行条件，利用生物膜富集反硝化聚磷菌,使脱氮除磷在同一个反应器内完成。 由于生物膜同时具有好氧区、缺氧区和厌氧区，其内部的反硝化菌在有磷存在时，利用生 物膜在硝化过程中产生的硝酸根作电子受体，可以实现反硝化除磷脱氮，且脱氮过程和除 磷过程可以相互促进。选择合理的强化除磷运行方式，可以实现生物膜内部适宜反硝化聚 磷菌(DPAOs)生长的微生态，从而把以硝酸根作为最终电子受体的DPAOs驯化培养成优 势菌种，以促进反硝化除磷脱氮(D印hanox)过程的进行，克服传统除磷脱氮过程中聚磷 菌(PAOs)与反硝化菌对碳源的竞争，实现对进水中碳源的有效利用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点,提供一种复合生物膜活性污泥反硝化除 磷脱氮方法及其反应器。本专利技术主要针对现有工艺的缺陷及目前反硝化除磷脱氮理论的研究进展，旨在开发一 种一体化的复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法及其反应器,该反应器能够合理利用复合生物膜-活性污泥复合工艺的特点，尤其是利用生物膜的特殊结构有效富集反硝化聚 磷菌，使脱氮除磷在一个反应器内完成，减少反应池的数量；仅使循环污泥进入厌氧池， 有效减少厌氧池容积，通过排出剩余污泥和厌氧池上清液的方式除磷，克服传统工艺脱氮 和除磷碳源矛盾的同时，减弱了污泥龄对除磷效果的影响；在生物膜内完成反硝化除磷， 脱氮和除磷过程可以相互促进，实现脱氮除磷均佳的状况。此外，由于设备可以采用一体 化设计，从而有效节省占地面积，降低运行费用和工程投资。 本专利技术采用如下技术方案一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于包括如下步骤(1) 厌氧释磷沉淀池底泥进入污泥厌氧池，在污泥厌氧池中聚磷菌和反硝化聚磷 菌吸收大量的简单低分子有机物以聚-e-羟基烷酸酯的形式储存在体内，同时释放磷；(2) 反硝化除磷好氧池中含有硝酸根的混合液以及厌氧池中经过厌氧释磷的污泥 汇同进水一起进入安装有辫帘式软性填料的缺氧池，在搅拌的作用下，反硝化聚磷菌在反 硝化的同时吸收磷；(3) 好氧硝化与反硝化聚磷缺氧池出水进入安装有辫帘式软性填料的好氧池，生 物膜完成硝化的同时其上的聚磷菌完成吸磷，同时，由于生物膜的特殊结构，溶液中的一 部分磷渗透到生物膜内部，生物膜内部的反硝化菌利用硝化所产生的硝酸根，完成反硝化 的同时进一步吸收磷，达到反硝化除磷的目的；(4) 固液分离充分完成硝化、反硝化、聚磷的混合液进入沉淀池，完成固液分离， 上清液排放，沉淀底泥进入污泥厌氧池，并进一步回流至缺氧池，加入下一次的循环，剩 余污泥在沉淀后排放，并在厌氧池收集富磷水。进一步地，所述好氧池中混合液回流比为100-200%,厌氧池中污泥回流比为50-100%。 进一步地，各反应池中的水温为20-30'C, pH为7-9。进一步地，所述好氧池内的活性污泥浓度为3-5g/1，污泥厌氧池内的活性污泥浓度 为5-10g/1。一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮反应器，该反应器为一体式结构，由三个隔 板依次隔开为缺氧池、好氧池、沉淀池和污泥厌氧池，缺氧池上设有污水进口、混合液回流入口和污泥回流入口，好氧池上设有混合液回流出口，沉淀池上设有上清液排放出口和 底泥排出口，污泥厌氧池内设有污泥回流出口、富磷水出口和剩余污泥排放出口；并且， 在污泥厌氧池的中间部位设有由马达驱动、转速可调的搅拌器，在混合液回流出口和混合 液回流入口之间设有驱动马达，在污泥回流出口和污泥回流入口之间设有驱动马达，在好 氧池和缺氧池的底部设有曝气器，在曝气器之上安装有辫帘式软性填料，其装填比为 50%-70%。进一步地，所述污水进口设于缺氧池前部的上端，所述混合液回流出口设于好氧池的 底部，所述上清液排放出口和底泥排出口分别设于沉淀池的上部和底部，所述富磷水出口 设于污泥厌氧池后部的上端。进一步地，在所述上清液排放出口和富磷水出口的上方分别设有溢流槽。 进一步地，在所述缺氧池、好氧池和沉淀池的前端均安装有一导流板，该导流板为一 平板，其上端与池顶相平，下端距离池底一定距离，该距离大小依据过流水量计算确定。 进一步地，该反应器为一体式矩形容器。 进一步地，所述曝气器沿好氧池和缺氧池的池壁单侧布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于：包括如下步骤：　（１）厌氧释磷：沉淀池底泥进入污泥厌氧池，在污泥厌氧池中聚磷菌和反硝化聚磷菌吸收大量的简单低分子有机物以聚－β－羟基烷酸酯的形式储存在体内，同时释放磷；　（２）反硝化除磷：好氧池中含有硝酸根的混合液以及厌氧池中经过厌氧释磷的污泥汇同进水一起进入安装有辫帘式软性填料的缺氧池，在搅拌的作用下，反硝化聚磷菌在反硝化的同时吸收磷；　（３）好氧硝化与反硝化聚磷：缺氧池出水进入安装有辫帘式软性填料的好氧池，生物膜完成硝化的同时其上的聚磷菌完成吸磷，同时，由于生物膜的特殊结构，溶液中的一部分磷渗透到生物膜内部，生物膜内部的反硝化菌利用硝化所产生的硝酸根，完成反硝化的同时进一步吸收磷，达到反硝化除磷的目的；　（４）固液分离：充分完成硝化、反硝化、聚磷的混合液进入沉淀池，完成固液分离，上清液排放，沉淀底泥进入污泥厌氧池，并进一步回流至缺氧池，加入下一次的循环，剩余污泥在沉淀后排放，并在厌氧池收集富磷水。

【技术特征摘要】
1、一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于包括如下步骤(1)厌氧释磷沉淀池底泥进入污泥厌氧池，在污泥厌氧池中聚磷菌和反硝化聚磷菌吸收大量的简单低分子有机物以聚-β-羟基烷酸酯的形式储存在体内，同时释放磷；(2)反硝化除磷好氧池中含有硝酸根的混合液以及厌氧池中经过厌氧释磷的污泥汇同进水一起进入安装有辫帘式软性填料的缺氧池，在搅拌的作用下，反硝化聚磷菌在反硝化的同时吸收磷；(3)好氧硝化与反硝化聚磷缺氧池出水进入安装有辫帘式软性填料的好氧池，生物膜完成硝化的同时其上的聚磷菌完成吸磷，同时，由于生物膜的特殊结构，溶液中的一部分磷渗透到生物膜内部，生物膜内部的反硝化菌利用硝化所产生的硝酸根，完成反硝化的同时进一步吸收磷，达到反硝化除磷的目的；(4)固液分离充分完成硝化、反硝化、聚磷的混合液进入沉淀池，完成固液分离，上清液排放，沉淀底泥进入污泥厌氧池，并进一步回流至缺氧池，加入下一次的循环，剩余污泥在沉淀后排放，并在厌氧池收集富磷水。2、 如权利要求1所述的一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于好氧池中混合液回流比为100-200%,厌氧池中污泥回流比为50-100%。3、 如权利要求1所述的一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于各反应池中的水温为20-30'C， pH为7-9。4、 如权利要求1所述的一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮方法，其特征在于好氧池内的活性污泥浓度为3-5g/1，污泥厌氧池内的活性污泥浓度为5-10g/1。5、 一种复合生物膜活性污泥反硝化除磷脱氮反应器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑梅，陈少华，邬卓颖，方芳，徐贵华，石建稳，罗红元，
申请(专利权)人：王淑梅，陈少华，邬卓颖，方芳，徐贵华，石建稳，罗红元，
类型：发明
国别省市：92