專利名稱：序批式反應(yīng)器無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含磷廢水的處理方法，屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人口的日益增加，我國的水資源正在遭受各種污染物的污染，其中氮與磷的過量排放引起的水體富營養(yǎng)化問題已愈來愈嚴(yán)重，已對水生生物和人體健康造成了嚴(yán)重危害。一般來說，引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的主要成分有有機(jī)碳、氮、磷、鉀、鐵等幾十種元素，其中有機(jī)碳易于處理，而除磷、氮以外其它成分在富營養(yǎng)化發(fā)生過程中的需求量極低，不會成為限制性因子。因此，引起富營養(yǎng)化的主要因素是磷和氮。更嚴(yán)格的說，由于水體中存在諸如Anabaenopsis、Circularis和Gloctrichic echinufate之類的藍(lán)藻，能通過固氮作用補(bǔ)充氮。所以，磷會成為藻類增殖的限制因子，去除水體中過多的磷對防止水體富營養(yǎng)化尤為重要。
傳統(tǒng)的生物除磷理論認(rèn)為，生物除磷主要通過聚磷菌在厭氧條件下水解細(xì)胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽(poly-P)釋放磷，在有氧的條件下過量攝取磷，并排除富磷污泥的途徑達(dá)到除磷的目的。聚磷菌屬于兼性異養(yǎng)細(xì)菌，在厭氧環(huán)境中且沒有DO和大量NO3-存在的前提下，聚磷菌將細(xì)胞中聚磷水解成正磷酸鹽以獲得能量，并利用污水中易降解的有機(jī)物，如揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，合成儲能物質(zhì)多β羥基烷酸鹽(PHA)存于細(xì)胞中；在好氧環(huán)境中，聚磷菌以游離氧為電子受體，氧化細(xì)胞內(nèi)儲存的PHA，并利用該反應(yīng)產(chǎn)生的能量，過量的從污水中攝取磷酸鹽，合成高能物質(zhì)ATP，其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷，作為能量物質(zhì)儲存于細(xì)胞中。由于好氧環(huán)境下攝取的磷遠(yuǎn)大于厭氧環(huán)境下釋放的磷，因此通過排放富磷污泥可以達(dá)到高效的生物除磷。在此生物除磷理論的基礎(chǔ)上建立的代表性的生物除磷工藝為A/O工藝(Anaerobic/Oxic)。近年來，生物除磷理論有了新發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了反硝化聚磷菌(DNPAOs-denitrifying phosphate-accumulatingorganisms)，這類聚磷菌不僅能夠以氧氣作為電子受體聚磷，而且在缺氧條件下能夠以硝酸鹽代替溶解氧作為電子受體進(jìn)行聚磷，同時(shí)將硝酸鹽還原成N2或氮化物，進(jìn)而出現(xiàn)了反硝化除磷工藝，但反硝化聚磷菌的發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的除磷理論并不矛盾，硝酸鹽對生物除磷的影響取決于硝酸鹽出現(xiàn)的場合，如果硝酸鹽出現(xiàn)在厭氧區(qū)，必定會因?yàn)闋帄Z碳源而影響聚磷菌釋磷；硝酸鹽出現(xiàn)在聚磷菌充分釋磷合成PHA之后，則能為聚磷菌氧化PHA合成聚磷提供電子受體。無論是傳統(tǒng)的除磷工藝還是最新的除磷研究，在反應(yīng)過程中都設(shè)立了厭氧段，聚磷菌在厭氧段水解聚磷，以磷酸鹽的形式釋放到水中，同時(shí)獲得能量將污水中易降解的揮發(fā)性脂肪酸合成PHA以作為后續(xù)好氧段的能源物質(zhì)。傳統(tǒng)的研究表明，厭氧段是生物除磷必不可少的階段，厭氧段合成PHA的越多，好氧出水磷濃度越低；反應(yīng)過程中沒有厭氧段，沒有PHA的大量生成，就不能實(shí)現(xiàn)生物除磷。即使以除磷菌偏愛的揮發(fā)性有機(jī)酸作為營養(yǎng)物，許多研究者均不能在單級好氧活性污泥工藝中實(shí)現(xiàn)磷的有效去除，且采用傳統(tǒng)活性污泥工藝的大多數(shù)城市污水處理廠磷的去除率僅在20～30％，除微生物正常生長和新陳代謝所攝取的磷外，幾乎沒有磷的過量吸收。從中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局檢索到的相關(guān)涉及脫氮除磷的發(fā)明專利有87項(xiàng)之多，但涉及生物除磷的工藝、裝置或運(yùn)行方法在反應(yīng)過程中均設(shè)立了厭氧段或厭氧區(qū)，如①投料倒置AAO廢水處理工藝，公開號CN1607190，
公開日2003.10.14；②一種生活污水脫氮除磷的方法及裝置，公開號CN1709810，
公開日2005.05.27；③一種地埋式生活污水處理裝置及其該裝置處理生活污水方法，公開號CN101113064，
公開日2008.01.30等。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種序批式反應(yīng)器無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法， 它以傳統(tǒng)的序批式反應(yīng)器(SBR)處理含磷廢水，反應(yīng)過程中不設(shè)厭氧段或厭氧區(qū)，通過改變SBR運(yùn)行方法，可以通過一步氧化實(shí)現(xiàn)磷及有機(jī)物的同步去除，適于對含磷化合物的污水特別是低濃度磷化合物的城市生活污水進(jìn)行處理，還可降低污水處理的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述序批式反應(yīng)器(即SBR反應(yīng)器)無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法采用裝有進(jìn)水閥門(2)、出水閥門(3)、排泥閥門(5)的普通序批式反應(yīng)器(7)，該反應(yīng)器底部裝有經(jīng)流量計(jì)(9)同空氣壓縮機(jī)(11)連接的曝氣頭(8)，其特征是，按如下步驟進(jìn)行 a.打開進(jìn)水閥門(2)，污水從進(jìn)水管(1)進(jìn)入SBR反應(yīng)器(7)中，待進(jìn)污水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門(2)； b.打開空氣壓縮機(jī)(11)使所述反應(yīng)器直接好氧曝氣，調(diào)節(jié)流量計(jì)(9)，使曝氣開始時(shí)SBR反應(yīng)器(7)內(nèi)溶解氧濃度(DO)為5.8mg·L-1-6.2mg·L-1，用NaHCO3與0.5M HCL調(diào)節(jié)pH值，使反應(yīng)過程中pH值控制在7.0-8.5，好氧曝氣時(shí)間為3.5h-4.5h； c.好氧曝氣完畢之后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)(11)，然后沉淀0.4h-0.6h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離； d.沉淀完畢之后，打開排水閥門(3)，使反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為11h-13h；排水結(jié)束后關(guān)閉排水閥門(3)，打開排泥閥門(5)進(jìn)行排泥，以便穩(wěn)定污泥濃度、控制泥齡，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為3800mg·L-1-4200mg·L-1，污泥泥齡為6d-8d； 5、排泥結(jié)束后，反應(yīng)器靜置6h-8h。
以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
本發(fā)明中，上述運(yùn)行方法在進(jìn)水后沒有設(shè)立供聚磷釋放以及儲能物質(zhì)PHA積累的厭氧段或厭氧區(qū)，直接進(jìn)入好氧曝氣階段。因此，本發(fā)明的運(yùn)行方法顯然有悖于厭氧釋磷/好氧攝磷的傳統(tǒng)生物除磷理論。申請人在前期研究中發(fā)現(xiàn)，一些微生物特別是異養(yǎng)微生物在反復(fù)經(jīng)歷了基質(zhì)豐富與貧乏的環(huán)境變化后，會出現(xiàn)對有機(jī)碳源、磷等基質(zhì)的超量攝取行為。本發(fā)明中SBR在無厭氧段的工藝條件下實(shí)現(xiàn)生物除磷的運(yùn)行方法正是基于申請人前期研究發(fā)現(xiàn)的磷的微生物超量吸收基礎(chǔ)上。由于兩好氧段之間存在較長時(shí)間靜置期(6h-8h)，產(chǎn)生了一個(gè)營養(yǎng)物貧乏的階段，即微生物處于“饑餓”狀態(tài)，當(dāng)外界存在有營養(yǎng)基質(zhì)如C、P時(shí)(好氧段)，微生物會快速過量地?cái)z取這些營養(yǎng)物，暫時(shí)將它們吸收、積蓄于細(xì)胞內(nèi)，在接下來的外界缺乏營養(yǎng)基質(zhì)之時(shí)再緩慢利用，通過每個(gè)周期排除富磷污泥而達(dá)到除磷目的。
與傳統(tǒng)的生物除磷工藝相比，上述生物除磷運(yùn)行方法具有如下方面的優(yōu)勢 (1)除磷效果好，特別是對低濃度磷化合物的城市生活污水，磷的去除率可達(dá)90％以上； (2)工藝路線大大簡化，相應(yīng)的過程控制環(huán)節(jié)也得到簡化，這可以減少設(shè)備投資，降低基建與運(yùn)行成本； (3)不需要設(shè)置復(fù)雜的厭氧段好氧段交替，有效縮短了過程處理周期，因而可以減小設(shè)備體積，進(jìn)而減少占地面積； (4)處理工藝可以靈活設(shè)置，適應(yīng)性強(qiáng)。



圖1是本發(fā)明采用的序批式反應(yīng)器(SBR反應(yīng)器)的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中 1-進(jìn)水管， 2-進(jìn)水閥門，3-出水閥門， 4-出水管， 5-排泥閥門，6-排泥管， 7-序批式反應(yīng)器，8-曝氣頭， 9-流量計(jì)， 10-空氣管， 11-空氣壓縮機(jī)。

具體實(shí)施例方式 下面以模擬城市生活污水和實(shí)際小區(qū)廢水的處理為例予以說明。
實(shí)施例1序批式反應(yīng)器無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法，參見圖1，采用裝有進(jìn)水閥門2、出水閥門3、排泥閥門5的普通序批式反應(yīng)器7，該反應(yīng)器底部裝有經(jīng)流量計(jì)9同空氣壓縮機(jī)11連接的曝氣頭8，其特征是，按如下步驟進(jìn)行 a.打開進(jìn)水閥門2，污水從進(jìn)水管1進(jìn)入SBR反應(yīng)器7中，待進(jìn)污水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門2； b.打開空氣壓縮機(jī)11使所述反應(yīng)器直接好氧曝氣，調(diào)節(jié)流量計(jì)9，使曝氣開始時(shí)SBR反應(yīng)器7內(nèi)溶解氧濃度(DO)為6mg·L-1，用NaHCO3與0.5M HCL調(diào)節(jié)pH值，使反應(yīng)過程中pH值控制在7.5，好氧曝氣時(shí)間為4h； c.好氧曝氣完畢之后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)11，然后沉淀0.5h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離； d.沉淀完畢之后，打開排水閥門3，使反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為12h；排水結(jié)束后關(guān)閉排水閥門3，打開排泥閥門5進(jìn)行排泥，以便穩(wěn)定污泥濃度、控制泥齡，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為4000mg·L-1，污泥泥齡為7d； e.排泥結(jié)束后，反應(yīng)器靜置6h-8h。
按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。碳源主要采用葡萄糖，以磷酸二氫鉀模擬水中溶解性磷酸鹽，進(jìn)水COD為300-350mg·L-1，TP為15-20mg·L-1。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下出水COD為20~48mg·L-1，TP為0-0.96mg·L-1，COD、TP去除率分別達(dá)到89.7±6.5％、95.6±4.4％。
實(shí)施例2按實(shí)施例1所述運(yùn)行方法處理實(shí)際小區(qū)廢水。進(jìn)水COD為170-286mg·L-1，TP為3.75-8.26mg·L-1。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下出水COD為26-84mg·L-1，TP為0-0.62mg·L-1，COD、TP去除率分別達(dá)到77.5±7.8％、92.2±5.6％。
權(quán)利要求
1、一種SBR反應(yīng)器無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法，采用裝有進(jìn)水閥門(2)、出水閥門(3)、排泥閥門(5)的普通SBR反應(yīng)器(7)，該反應(yīng)器底部裝有經(jīng)流量計(jì)9同空氣壓縮機(jī)11連接的曝氣頭8，其特征是，按如下步驟進(jìn)行
a.打開進(jìn)水閥門(2)，污水從進(jìn)水管(1)進(jìn)入SBR反應(yīng)器(7)中，待進(jìn)污水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門(2)；
b.打開空氣壓縮機(jī)(11)使所述反應(yīng)器直接好氧曝氣，調(diào)節(jié)流量計(jì)(9)，使曝氣開始時(shí)SBR反應(yīng)器(7)內(nèi)溶解氧濃度(DO)為5.8mg·L-1-6.2mg·L-1，用NaHCO3與0.5M HCL調(diào)節(jié)pH值，使反應(yīng)過程中pH值控制在7.0-8.5，好氧曝氣時(shí)間為3.5h-4.5h；
c.好氧曝氣完畢之后，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)(11)，然后沉淀0.4h-0.6h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離；
d.沉淀完畢之后，打開排水閥門(3)，使反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為11h-13h；排水結(jié)束后關(guān)閉排水閥門(3)，打開排泥閥門(5)進(jìn)行排泥，以便穩(wěn)定污泥濃度、控制泥齡，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度為3800mg·L-1-4200mg·L-1，污泥泥齡為6d-8d；
e.排泥結(jié)束后，反應(yīng)器靜置6h-8h。
全文摘要
一種序批式反應(yīng)器無厭氧段生物除磷的運(yùn)行方法，用于含磷廢水處理，它采用普通SBR反應(yīng)器，步驟是污水從進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器中；直接好氧曝氣，使曝氣開始時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度約為6mg·L-1，用NaHCO3與0.5M HCl調(diào)節(jié)pH值約為7.5，好氧曝氣時(shí)間為約4h；停止曝氣，沉淀0.5h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離；使反應(yīng)器內(nèi)水力停留約12h；排泥，使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度約為4000mg·L-1，污泥泥齡約為7d；反應(yīng)器靜置約7h。反應(yīng)過程中不設(shè)厭氧段或厭氧區(qū)，通過一步氧化實(shí)現(xiàn)磷及有機(jī)物的同步去除，適于對含磷化合物的污水特別是低濃度磷化合物的城市生活污水進(jìn)行處理，還可降低污水處理的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號C02F3/12GK101289248SQ20081003145
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者王冬波, 鄧久華, 李小明, 麒 楊, 曾光明, 劉依磷 申請人:湖南大學(xué)