申请日2019.06.21
公开(公告)日2019.09.13
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F3/28; C02F3/12; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种利用A/O‑SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，对低碳源城市污水依次进行进水/厌氧释磷处理、好氧吸磷处理、沉淀出水、硫自养反硝化脱氮协同除磷处理。本发明通过将除磷和脱氮过程分置于两个处理单元中，实现除磷菌、硝化菌和硫自养脱氮菌的空间分离，保障了微生物在各自的系统中良好生长环境，解决了传统工艺中存在的泥龄矛盾、硝酸盐影响的问题;同时，使用硫自养反硝化脱氮系统解决了投加碳源等污水处理运行能耗问题，达到高效脱氮除磷的目的。同时具有出水水质好、流程简单、能耗低、占地面积小、操作方便等优点。
权利要求书
1.一种利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：对C/N比城市污水依次进行进水/厌氧释磷处理、好氧吸磷处理、沉淀出水、硫自养反硝化脱氮协同除磷处理。
2.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：进水/厌氧释磷处理1.5h，好氧吸磷及硝化处理4h，沉淀处理0.5h，硫自养反硝化脱氮处理6～8h。
3.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：所述进水/ 厌氧释磷处理过程，是将调节池内的污水泵入SBR反应器内，并通过机械搅拌器使泥水混合，形成一个厌氧环境，此时聚磷菌PAOs吸收污水中的有机物并以聚羟基脂肪酸PHB的形式贮存在胞内同时释放体内的磷酸盐。
4.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：所述好氧吸磷及硝化过程，是在SBR反应器厌氧处理结束进行至好氧处理，通过鼓风机对SBR反应器内的微生物进行供氧，PAOs利用体内储存的PHB作为碳源，以水中的氧气作为电子受体，氧化分解体内的PHB获得能量，从混合液中过量吸收磷;同时硝化细菌利用混合液中的有机底物进行硝化反应将NH4+-N转化为NO3-。
5.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：所述沉淀出水过程，SBR反应器停止曝气和搅拌，静置沉淀设定的时间后，部分上清液通过电磁阀排入中间水箱，定期通过污泥泵将SBR反应器内的富磷污泥作为剩余污泥排除进行除磷。
6.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：所述硫自养反硝化脱氮过程，是将中间水箱出水泵入上流式硫自养反硝化填料床中，反应器中富集的自养反硝化菌利用低价硫作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，进行反硝化脱氮。
7.根据权利要求1所述的利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：所述协同除磷过程，硫自养反硝化过程伴随着FeS2的氧化，随之产生Fe2+、Fe3+阳离子与磷酸盐发生化学沉淀，同时Fe2+、Fe3+的水解产生Fe(OH)3胶体，捕集水中磷酸盐，实现深度除磷。
说明书
利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，是一种针对低C/N比城市污水进行高效脱氮除磷的方法。具体说是一种利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法。
技术背景
污水中有机物的含量是影响脱氮除磷工艺中厌氧释磷、反硝化脱氮效果的一个关键因素。但据调查统计，有高达65%以上的污水处理厂存在碳源不足的问题，这就导致污水中的氮和磷元素不能较好地得到去除。另外，由于生物脱氮和除磷是由两类完全不同的细菌来执行的，生化过程也是完全不同的，它们对环境因素的要求各异，传统工艺普遍存在碳源矛盾、泥龄矛盾和硝酸盐影响的问题，使得同步提高脱氮除磷效率难以协调。而污水排放标准在逐渐提高，这就给污水处理厂的运行，尤其是TN和TP的达标增加了难度。因此，在处理低碳氮比城市污水时，需要寻求既能有解决碳源不足问题，又能提高脱氮除磷效率的新技术。
近来，自养反硝化尤其是硫自养反硝化受到广泛关注，其是一种以低价态硫代替碳源作为电子供体，以水中硝酸盐或者亚硝酸盐作为电子受体，在自养反硝化菌的作用下实现反硝化的一种新型脱氮技术，具有节约碳源、污泥产量低等优点。
SBR法具有工艺简单、节省费用、生化反应推力大、运行方式灵活等优点，故而得到广泛的应用。SBR具有较高的除磷效率，而脱氮效率较低，随着排放标准越来越严格，以及进水C/N的降低，SBR法在氮磷去除方面的冲突越来越大。故将SBR与硫自养反硝化串联组合，既实现了除磷菌、脱氮菌的空间分离，提高了污染物去除效率，又能解决进水中碳源不足问题，降低污水处理成本。
综上所述，SBR法与硫自养反硝化组合脱氮除磷极具开发研究价值，在污水处理领域，尤其针对低碳氮比城市污水总氮总磷的脱除，具有良好的发展与应用前景。
发明内容
本发明的目的在于从解决低碳源的问题和实现高效脱氮除磷的角度出发改进传统脱氮除磷工艺，提出一种利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，可以提高同步脱氮除磷效率，实现稳定高效脱氮除磷。
基本思路是，采用A/O-SBR与硫自养反硝化进行组合处理生活污水，利用SBR去除有机物、总磷以及氨氮，后续出水由硫自养反硝化进行脱氮。将生物除磷和生物脱氮过程分置于SBR、硫自养反硝化填料床前后两套系统中，实现除磷菌、脱氮菌的空间分离，而且脱氮系统中硝化产生的硝酸盐不进入生物除磷系统，同时解决泥龄矛盾和消除硝酸盐干扰除磷过程的问题，达到高效除磷的目的。后置脱氮部分，选用硫自养反硝化脱氮，硫自养反硝化细菌利用无机碳源，以低价硫作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，进行反硝化脱氮，成功解决了碳源不足的问题。其中，生物除磷系统，利用SBR反应器富集除磷菌，通过厌氧-好氧交替运行的方式进行厌氧释磷和好氧吸磷，排除剩余污泥完成除磷过程。生物脱氮系统，在上流式填充床反应器中装填悬浮生物填料，用于固定硫自养反硝化菌，通过硫自养反硝化完成脱氮过程。另外，硫自养反硝化过程伴随着FeS2的氧化，过程中产生Fe2+、Fe3+等阳离子与磷酸盐发生化学沉淀， 同时Fe2+、Fe3+等的水解产生Fe(OH)3等胶体，捕集水中磷酸盐，实现深度除磷，最终使出水达标排放。
本发明采用A/O-SBR与硫自养反硝化填料床串联组合工艺处理低C/N城市污水，依次串接设置调节池、A/O-SBR、中间水箱、上流式硫自养反硝化填充床，采用序批式与连续流结合的运行方式，各反应器同时进行，连续出水。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，利用A/O-SBR与硫自养反硝化组合脱氮除磷的污水处理方法，其特征是：对C/N比城市污水依次进行进水/厌氧释磷处理、好氧吸磷处理、沉淀出水、硫自养反硝化脱氮协同除磷处理。
各处理步骤的耗时依次为：进水/厌氧释磷处理1.5h，好氧吸磷及硝化处理4h，沉淀处理0.5h，硫自养反硝化脱氮处理6～8h。
所述进水/ 厌氧释磷处理过程，是将调节池内的污水泵入SBR反应器内，并通过机械搅拌器使泥水混合，形成一个厌氧环境，此时聚磷菌(PAOs)吸收污水中的有机物并以聚羟基脂肪酸(PHB)的形式贮存在胞内同时释放体内的磷酸盐。
所述好氧吸磷及硝化过程，是在SBR反应器厌氧处理结束进行至好氧处理，通过鼓风机对SBR反应器内的微生物进行供氧，PAOs利用体内储存的PHB作为碳源，以水中的氧气作为电子受体，氧化分解体内的PHB获得能量，从混合液中过量吸收磷;同时硝化细菌利用混合液中的有机底物进行硝化反应将NH4+-N转化为NO3-。
所述沉淀出水过程，SBR反应器停止曝气和搅拌，静置沉淀一段时间后，一部分上清液通过电磁阀排入中间水箱，定期通过污泥泵将SBR反应器内的富磷污泥作为剩余污泥排除进行除磷。
所述硫自养反硝化脱氮过程，是将中间水箱出水泵入上流式硫自养反硝化填料床中，反应器中富集的自养反硝化菌利用低价硫作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，进行反硝化脱氮。
所述协同除磷过程，硫自养反硝化过程伴随着FeS2的氧化，随之产生Fe2+、Fe3+等阳离子与磷酸盐发生化学沉淀，同时Fe2+、Fe3+等的水解产生Fe(OH)3等胶体，捕集水中磷酸盐，实现深度除磷。
有益效果：
首先，本发明改进了传统脱氮除磷工艺，将生物除磷和生物脱氮过程分置于前后两套系统中，实现除磷菌、硫自养反硝化菌的空间分离，一定程度上避免了除磷、脱氮微生物之间的相互影响，保障了微生物在各自的系统中良好生长环境，强化脱氮效果和除磷效果，从而实现高效脱氮除磷效能;其次，生物除磷系统设置较短污泥龄，以及后续脱氮系统中硝化产生的硝酸盐不进入除磷系统，解决了硝酸盐干扰除磷的问题，保证了系统除磷的高效运行。后置脱氮部分，选用硫自养反硝化菌自养脱氮，硫自养反硝化菌利用低价硫作为电子供体，硝酸盐作为电子受体，进行反硝化脱氮，保证系统在低碳氮比下也能高效运行。另外，利用系统内存在的硫自养反硝化与亚铁自养反硝化维持水中酸碱平衡，提高自养反硝化脱氮效率的同时析出Fe2+、Fe3+及Fe(OH)3等，利用矿石吸附、离子沉淀和微生物同化作用深度除磷。最后，上流式填料床中添加的悬浮生物填料，硫自养反硝化细菌可附着生长其上，始终保持最佳生长状态，且不需要污泥搅拌设备，可保持微生物的高浓度，明显提高脱氮效果。总之，较传统工艺，该工艺具有能耗低、效率高、流程简单、生物浓度高、占地面积小、出水水质好等优点，对低碳氮比城市污水处理新工艺的开发和现有处理工艺的升级改造具有重要指导意义。
