申请日2013.12.25
公开(公告)日2014.04.30
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30
摘要
一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，将厌/缺氧膜生物反应器和好氧膜生物反应器串联，以双膜过滤双向循环的方式强化反硝化除磷。首先在厌氧条件下聚磷菌进行厌氧释磷，同时把进水中有机物储存为聚β羟基丁酸;然后通过膜组件把经过厌氧释磷后的上清液循环至好氧膜生物反应器进行好氧硝化和降解有机物，同时通过膜组件把好氧膜生物反应器内的硝化液循环至厌/缺氧膜生物反应器进行反硝化除磷;再利用膜组件进行过滤出水，最后排出富磷污泥实现除磷。本发明实现了硝化菌和聚磷菌的完全分离，解决了传统脱氮除磷过程中不同微生物的碳源竞争和泥龄矛盾，节省碳源和运行费用;膜过滤可满足污水回用水质要求;工艺流程简单、操作方便。
权利要求书
1.一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，包括使用调节池(1)、厌/缺氧 膜生物反应器(2)、好氧膜生物反应器(3)、污泥浓缩池(4)和污泥泵，采取序批式 的运行方式，其特征在于：依次进行进水/厌氧释磷阶段、好氧硝化和反硝化除磷双循 环阶段、双膜过滤出水阶段和排泥阶段四个阶段;
所述的进水/厌氧释磷阶段是通过进水泵(7)将调节池(1)内的污水泵入厌/缺氧 膜生物反应器(2)内进行厌氧释磷;
所述的好氧硝化和反硝化除磷双循环阶段包括好氧硝化循环和反硝化除磷循环两 个过程，两个过程同步进行;
所述的双膜过滤出水阶段包括厌/缺氧膜过滤出水和好氧膜过滤出水两个过程，两 个过程同步进行;
所述的排泥阶段是通过厌/缺氧池污泥泵(16)和好氧池污泥泵(17)分别把厌/缺 氧膜反应器(2)内的含磷污泥和好氧膜反应器(3)内的剩余污泥排至污泥浓缩池(4) 内进行浓缩处理。
2.根据权利要求1所述的一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，其特 征在于：所述的好氧硝化循环过程：包括启动厌/缺氧池循环泵(15)，打开厌氧循环 阀门(12)，由厌/缺氧循环出水泵(8)把厌/缺氧膜生物氧反应器(2)内活性污泥 上清液通过厌/缺氧池膜组件(5)循环至好氧膜生物反应器(3)进行好氧硝化和降解 有机物。
3.根据权利要求1所述的一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，其特 征在于：所述的反硝化除磷循环过程：包括启动鼓风机(14)，打开好氧循环阀门(13)， 由好氧循环出水泵(9)把好氧膜生物反应器(3)中的活性污泥上清液通过好氧池膜组 件(6)循环至厌/氧膜生物反应器(2)内进行缺氧反硝化吸磷。
4.根据权利要求1所述的一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，其特 征在于：所述的厌/缺氧膜过滤出水过程：打开出厌氧出水阀门(10)，由厌/缺氧循环 出水泵(8)通过厌/缺氧池膜组件(5)把厌氧/缺氧反应器(2)内的混合液进行过滤 出水。
5.根据权利要求1所述的一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，其特 征在于：所述的好氧膜过滤出水过程：打开好氧出水阀门(11)，由好氧循环出水泵(9) 通过好氧池膜组件(6)把好氧膜生物反应器(3)内的混合液过滤出水。
说明书
一种强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种强化低碳源城市污水反硝化除磷的双膜 双循环水处理工艺。
背景技术
水体富营养化因具有严重的环境危害而受到广泛的关注。水体富营养化会影响大气 的正常复氧水平，降低水体中溶解氧浓度，造成水生动物和鱼类大量死亡，同时水生的 藻类会产生生物毒素，也会引起水生生物和人畜中毒致病。而人为排放含营养物质(氮、 磷)的工业废水和生活污水是引起的水体富营养化的重要因素。提高污水处理厂的脱氮 除磷效能是预防水体富营养化发生的有效措施之一，为了控制水体富营养化日益严重的 趋势，不少地区或国家相继出台了更加严格的污水氮磷排放标准。如我国近来实施的《城 镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)明确规定了总氮、总磷排放标准：TP≤ 0.5mg/L，TN≤8mg/L(一级A标准)。
传统的生物除磷技术认为，脱氮过程和除磷过程都需要消耗碳源，即存在反硝化细 菌与聚磷菌对碳源竞争的问题，与此同时我国城市污水中存在着有机物浓度越来越低， 污水的碳氮、碳磷比持续下降的现象。传统的污水处理工艺(如A2/O、改良A2/O、UCT、 SBR等)具有一定的脱氮和除磷作用，但由于在脱氮和除磷工艺存在碳源竞争和泥龄差 异的矛盾，除磷和脱氮相互制约，实际的运行效果并不理想，且存在占地面积较大、能 源消耗较多，剩余污泥产量较大等弊端。
目前，反硝化脱氮除磷技术是污水生物处理技术研究的热点。研究表明，自然界中 存在着另一类反硝化除磷菌(Denitrifying phosphate Removal Bacteria，DPB)，反 硝化除磷菌在缺氧条件下能够以硝酸盐和亚硝酸盐作为最终电子受体，实现水中磷的过 量吸收。反硝化除磷突破了传统生物除磷工艺中厌氧释磷、好氧吸磷的机理，解决了反 硝化菌和聚磷菌之间的矛盾，尤其适用于高氮磷废水及低碳源城市污水。与传统工艺相 比，反硝化除磷技术可节省50%的有机物(COD)消耗、降低约30%的曝气能耗和50%的 污泥产量，因此反硝化除磷被视为是一种“可持续污水脱氮除磷工艺”。
目前关于反硝化除磷的工艺研究主要单污泥系统和双污泥系统两种类型。
(1)单污泥系统反硝化除磷
序批式反应器(SBR)属于典型的单污泥系统反硝化除磷工艺。该工艺采取序批式 的运行方式，通过厌氧、缺氧和好氧的交替，使系统实现脱氮除磷的功能。但在SBR工 艺的运行过程中，除磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥,不可避免地存在 着硝化菌和除磷菌之间的泥龄竞争以及反硝化菌和除磷菌对有机物(碳源)的竞争,使 除磷和硝化互相干扰，导致脱氮除磷效率难以进一步提高。
序批式生物膜反应器(SBBR)也属于单污泥系统的一种变形工艺。该工艺是利用生 物膜强化硝化效果而进行脱氮除磷的一种工艺。在生物膜上同时生长着硝化菌和反硝化 聚磷菌，生物膜上有利于泥龄较长的硝化细菌的生长，从而提高了生物脱氮的效率。由 于SBBR是在SBR的基础上衍生出的一种工艺，因此也存在着SBR中的一些缺点。
(2)双污泥系统反硝化除磷
双污泥系统是将短程硝化细菌和反硝化聚磷菌独立于上述两个相同的反应器中生 长，通过管路将两个反应器连接，以实现上清液的回流。该工艺解决了SBR和SBBR工 艺中除磷和脱氮过程中碳源竞争和泥龄不一致的问题。但双污泥系统存在着反应器数量 多、污泥管路复杂及操作繁琐等弊端。
综上所述，反硝化除磷技术在当今城市污水脱氮除磷方面具有明显的优势，发展潜 力巨大。而目前关于反硝化除磷研究的工艺类型主要有单污泥系统和双污泥系统。单污 泥系统(SBR、SBBR)具有一定的反硝化除磷效能，但单污泥系统内多种种群因泥龄(SBR) 差异以及对DO与营养需求的不同，不同微生物之间相互影响，引起反硝化除磷效能难 以大幅度提高。双污泥系统如A2N工艺、厌氧-好氧-缺氧多级反应器等可较好地实现了 反硝化聚磷菌的富集。但双污泥系统要经过多次沉淀和多级回流，双污泥系统存在工艺 流程复杂、操作不便、控制繁琐等诸多不足之处，其反硝化除磷效能和稳定性有待进一 步提高。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种强化反硝化除磷 的双膜双循环污水处理工艺，通过在好氧池和厌/缺氧池内设置膜过滤单元，采取厌氧 上清液和好氧硝化液同步膜过滤循环的运行方式，从而实现了在两个反应器内同时进行 好氧硝化和缺氧反硝化除磷过程。
技术方案：本发明强化反硝化除磷的双膜双循环污水处理工艺，包括使用调节池、 厌/缺氧膜生物反应器、好氧膜生物反应器、污泥浓缩池和污泥泵，采取序批式的运行 方式，依次进行进水/厌氧释磷阶段、好氧硝化和反硝化除磷双循环阶段、双膜过滤出 水阶段和排泥阶段四个阶段;
所述的进水/厌氧释磷阶段是通过进水泵将调节池内的污水泵入厌/缺氧膜生物反 应器内进行厌氧释磷;
所述的好氧硝化和反硝化除磷双循环阶段包括好氧硝化循环和反硝化除磷循环两 个过程，两个过程同步进行;
所述的双膜过滤出水阶段包括厌/缺氧膜过滤出水和好氧膜过滤出水两个过程，两 个过程同步进行;
所述的排泥阶段是通过厌/缺氧池污泥泵和好氧池污泥泵分别把厌/缺氧膜反应器 内的含磷污泥和好氧膜反应器内的剩余污泥排至污泥浓缩池内进行浓缩处理。
所述的好氧硝化循环过程：包括启动厌/缺氧池循环泵，打开厌氧循环阀门，由厌/ 缺氧循环出水泵把厌/缺氧膜生物氧反应器内活性污泥上清液通过厌/缺氧池膜组件循 环至好氧膜生物反应器3进行好氧硝化和降解有机物。
所述的反硝化除磷循环过程：包括启动鼓风机，打开好氧循环阀门，由好氧循环出 水泵把好氧膜生物反应器中的活性污泥上清液通过好氧池膜组件循环至厌/氧膜生物反 应器内进行缺氧反硝化吸磷。
所述的厌/缺氧膜过滤出水过程：打开出厌氧出水阀门，由厌/缺氧循环出水泵通过 厌/缺氧池膜组件把厌氧/缺氧反应器内的混合液进行过滤出水。
所述的好氧膜过滤出水过程：打开好氧出水阀门，由好氧循环出水泵通过好氧池膜 组件把好氧膜生物反应器内的混合液过滤出水。
有益效果：本发明通过在好氧池和厌氧/缺氧池内设置膜过滤单元，采取厌氧上清 液和好氧硝化液同步膜过滤循环的运行方式，实现了在两个反应器内同时进行好氧硝化 和缺氧反硝化除磷过程。利用膜过滤实现了泥水几乎完全分离的效果，使硝化细菌和除 磷菌分别截留在好氧膜反应器和厌氧/缺氧膜反应器内，真正实现了聚磷菌和硝化细菌 的完全分离，有效避免了不同微生物之间的相互影响和对基质的竞争，保障了不同微生 物在各自的系统中良好生长环境，强化了硝化效果和反硝化除磷效能;采取膜分离取代 传统沉淀分离单元，可使厌氧/缺氧膜反应器和好氧膜反应器内维持高的生物浓度，保 证了硝化效果同时降低了运行时间;同时采取膜过滤回流上清液的运行方式，省去了传 统脱氮除磷工艺中的污泥回流系统，节约了运行管路系统和运行能耗。通过膜的截留作 用完全实现了硝化细菌和聚磷菌分在各自的系统中生长的环境条件，有效解决了除磷和 脱氮过程中对碳源竞争的矛盾和泥龄矛盾，采取厌氧/缺氧上清液和好氧硝化液同步循 环的方式，实现了同时好氧硝化和缺氧反硝化除磷的效果，强化了低碳源污水的反硝化 除磷效能，且采取好氧膜反应器和厌氧/缺氧膜反应器同时膜过滤出水的方式，和传统 仅仅依靠好氧膜过滤出水相比缩短了出水时间。其工艺具有流程简单、运行周期短、生 物浓度高、占地面向小、出水水质好、操作管理方便等优点。对污水处理新工艺的开发 和现有污水处理厂的升级改造具有重要指导意义。
