申请日2014.04.22
公开(公告)日2014.07.09
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开一种节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特征在于，采用序批式反应器处理生活污水，并包括以下步骤：(1)将生活污水输入序批式反应器中，并在厌氧条件下机械搅拌2～3小时;(2)序批式反应器低气量曝气，并控制序批式反应器内溶解氧浓度为0.8～1.0mg/L，持续反应2.5～3.5小时，并控制反应结束后反应器内硝态氮浓度与磷酸盐浓度(以磷计)的比值为1.9～2.2;(3)对序批式反应器停止曝气，机械搅拌，持续反应3～4个小时;(4)序批式反应器开始曝气，并控制序批式反应器内溶解氧的浓度为3～4mg/L，持续反应1～2小时;(5)对序批式反应器停止曝气，静置沉淀，将处理后的生活污水经过排水管排出，并通过排泥管排出剩余污泥等步骤。
权利要求书
1.一种节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特征在于，采用序批 式反应器处理生活污水，并包括以下步骤：
(1)将生活污水输入序批式反应器中，并在厌氧条件下机械搅拌2～3小时;
(2)序批式反应器低气量曝气，并控制序批式反应器内溶解氧浓度为 0.8～1.0mg/L，持续反应2.5～3.5小时，并通过调整溶解氧浓度控制同步硝化反硝 化的程度，使反应结束后反应器内硝态氮质量浓度与以磷计的磷酸盐质量浓度的 比值为1.9～2.2;
(3)对序批式反应器停止曝气，机械搅拌，持续反应3～4个小时;
(4)序批式反应器开始曝气，并控制序批式反应器内溶解氧的浓度为 3～4mg/L，持续反应1～2小时;
(5)对序批式反应器停止曝气，静置沉淀，将处理后的生活污水经过排水 管排出，并通过排泥管排出剩余污泥;
(6)依次重复步骤(1)～(5)。
2.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于，所述的序批式反应器设置有pH传感器(2)、氧化还原电位传感器(3)、 溶解氧传感器(4)、pH/氧化还原电位检测仪(6)、溶解氧检测仪(7)、PLC控 制器(16)、进水泵(11)、进水电动阀门、排水电动阀门(9)、风机(14)和搅 拌器(10);其中的pH传感器(2)和氧化还原电位传感器(3)将信号传送至pH/ 氧化还原电位检测仪(6);溶解氧传感器(4)将信号传送至溶解氧检测仪(7); PLC控制器(16)接收自pH/氧化还原电位检测仪(6)和溶解氧检测仪(7)发 来的信号;PLC控制器(16)根据自身时钟的时间和接收到的信号发出控制信号 并传送至进水泵(11)、进水电动阀门、排水电动阀门(9)、风机(14)和搅拌 器(10)。
3.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步骤(1)中当序批式反应器内的dORP/dt和dpH/dt均已经由负值变为 0或正值时，结束步骤(1)，进入步骤(2)。
4.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步骤(2)中当序批式反应器内的dpH/dt由负值变为0或正值时，结束 步骤(2)，进入步骤(3)。
5.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步骤(3)中当序批式反应器内的dpH/dt由正值变为0或负值时，结束 步骤(3)，进入步骤(4)。
6.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步骤(4)中当序批式反应器内的dORP/dt由正值变为0时，结束步骤 (4)，进入步骤(5)。
7.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步骤(5)中，排水管排出反应器内总水量质量分数62～68%的处理后 的生活污水，排泥管排除反应器内中污泥量质量分数5～6.7%的污泥。
8.根据权利要求1所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：步骤(2)序批式反应器内的溶解氧溶度为0.8mg/L。
说明书
一种节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法
技术领域
本发明涉及一种实现同步硝化反硝化与反硝化除磷耦合的节能型生活污水 高效脱氮除磷方法，属于环境污水处理技术领域。
背景技术
目前我国城镇生活污水中有机物浓度普遍较低，COD通常只有 100～200mg/L，使得城镇生活污水中的C/N值通常较低，而基于传统脱氮除磷理 论的生活污水处理工艺，如A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic,A2/O)、氧化沟和各 种SBR(Sequencing Batch Reactor,SBR)工艺等，存在多方面的不利因素：硝 化菌与聚磷菌间的泥龄矛盾、缺氧反硝化与厌氧释磷对碳源的竞争、污泥中的硝 酸盐对聚磷菌释磷的影响等，因此在实际应用中除磷脱氮效果不稳定。当污水的 C/N值偏低时，不能同时满足反硝化和生物除磷对碳源的需求，出水总氮和总磷 浓度总是难以同时低于15mg/L和0.5mg/L的限值。另一方面，城市污水处理是 高能耗行业之一，其中曝气能耗占污水处理能耗的40%以上，不利于污水处理的 可持续发展。
同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)通过限 制曝气，使氨氧化(硝化)与反硝化同时进行，与传统生物脱氮技术相比，SND 有以下优点：(1)对DO浓度需求小，节省曝气能耗;(2)硝化反应消耗碱度， 反硝化反应产生碱度，这就使得反应过程中的pH变化幅度小，有利于维持反应 器内的反应环境。反硝化除磷是通过反硝化聚磷菌以相同的基质同时脱氮和除 磷，缓解了传统生物除磷脱氮工艺中反硝化菌与聚磷菌对于碳源的竞争以及硝化 菌与聚磷菌最佳污泥龄差异的矛盾，能节省约50%的有机物和30%的耗氧量， 相应减少约50%的剩余污泥量，对于低碳源生活污水的脱氮除磷处理具有重要意 义。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种适宜处理低 C/N值生活污水的同步硝化反硝化与反硝化除磷耦合的高效脱氮除磷工艺，且降 低能耗、减少污泥产生量。
技术方案：本发明所述的节能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，采用 序批式反应器处理生活污水，按照“进水厌氧搅拌→低氧曝气→缺氧搅拌→好氧 曝气→沉淀、排水、排泥”5个过程，周期运行。具体包括以下步骤：
(1)将生活污水输入序批式反应器中，并在厌氧条件下机械搅拌2～3小时， 通过机械搅拌使进水与反应器中静置的污泥和水充分混合，反硝化聚磷菌吸收低 分子有机物在体内合成PHA，进行厌氧释磷反应;
(2)序批式反应器低气量曝气，并控制序批式反应器内溶解氧浓度为 0.8～1.0mg/L，持续反应2.5～3.5小时，进行硝化及部分同步硝化反硝化反应，氨 氮转化为硝态氮并实现部分脱氮，并控制反应结束后反应器内硝态氮浓度与磷酸 盐浓度(以磷计)的比值为1.9～2.2;
(3)对序批式反应器停止曝气，机械搅拌，反应器处于缺氧状态，反硝化 聚磷菌利用步骤B)中未消耗的硝态氮作为电子受体、以厌氧搅拌段储存在体内 的“内碳源”—PHA作为电子供体进行反硝化聚磷反应，实现同步脱氮除磷，持续 反应3～4个小时;
(4)序批式反应器开始曝气，并控制序批式反应器内溶解氧的浓度为 3～4mg/L，持续反应1～2小时;
(5)对序批式反应器停止曝气，静置沉淀，然后将处理后的生活污水经过 排水管排出，并通过排泥管排出剩余污泥;
(6)依次重复步骤(1)～(5)。
进一步地，所述的序批式反应器设置有pH传感器(2)、氧化还原电位传感 器(3)、溶解氧传感器(4)、pH/氧化还原电位检测仪(6)、溶解氧检测仪(7)、 PLC控制器(16)、进水泵(11)、进水电动阀门、排水电动阀门(9)、风机(14) 和搅拌器(10);其中的pH传感器(2)和氧化还原电位传感器(3)将信号传送 至pH/氧化还原电位检测仪(6);溶解氧传感器(4)将信号传送至溶解氧检测仪 (7);PLC控制器(16)接收自pH/氧化还原电位检测仪(6)和溶解氧检测仪(7) 发来的信号;PLC控制器(16)根据自身时钟的时间和接收到的信号发出控制信 号并传送至进水泵(11)、进水电动阀门、排水电动阀门(9)、风机(14)和搅 拌器(10)。
优选地，在步骤(1)中，序批式反应器内的ORP与pH均随厌氧释磷反应的 进行而下降，当反应结束时，ORP不再下降，pH转为上升，因此当反应进行到 dORP/dt和dpH/dt均已经由负值变为0或正值时，在实践中，该条件出现所需的步 骤(1)运行时间为2～3小时，结束步骤(1)，进入步骤(2)。
优选地，在步骤(2)中，序批式反应器内的pH随反应的进行而下降，当反 应结束时，pH转为上升，因此当反应进行到dpH/dt由负值变为0或正值时，在实 践中，该条件出现所需的步骤(2)运行时间为2.5～3.5小时，结束步骤(2)，进 入步骤(3)。
优选地，在步骤(3)中，序批式反应器内的pH随反应的进行而上升，当反 应结束时，pH转为下降，因此当反应进行到dpH/dt由正值变为0或负值时，在实 践中，该条件出现所需的步骤(3)运行时间为3～4小时，结束步骤(3)，进入步 骤(4)。
优选地，在步骤(4)中，序批式反应器内的ORP随反应的进行而上升，当 反应结束时，ORP维持稳定，因此当反应进行到dORP/dt由正值变为0时，在实践 中，该条件出现所需的步骤(4)运行时间为1～2小时，结束步骤(4)，进入步骤 (5)。
优选地，在步骤(5)中，静置沉淀后，排水管排出反应器内总水量质量分 数62～68%的处理后的生活污水，排泥管排除反应器内污泥量质量分数5～6.7%的 污泥。
优选在保证低氧曝气阶段结束时反应器内硝态氮浓度与磷酸盐浓度(以磷 计)的比值为1.9～2.2的前提下，尽量提高低氧曝气阶段的同步硝化反硝化率，实 现氮的高效去除。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、通过低氧曝气实现同步硝化反 硝化作用除氮，降低了曝气能耗，同时减少了反应时间;2、采用反硝化除磷技 术，避免了反硝化与生物除磷对碳源的竞争，为低C/N值生活污水的处理提供了 技术方案;3、磷主要通过缺氧搅拌阶段的反硝化除磷过程去除，减少了传统好 氧吸磷过程所需的曝气能耗。
