專利名稱：實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反硝化除磷(Denitrifying Phosphorus Removal)工藝是指反硝化除磷菌以 NO3-或N02_為電子受體，利用內(nèi)碳源(PHA)，通過(guò)“一碳(PHA)兩用(除磷脫氮)，，的方式同 步實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮和吸磷。顯然，反硝化除磷理論打破了傳統(tǒng)脫氮除磷理論所認(rèn)為的脫氮 除磷過(guò)程必須分別由專性反硝化菌和專性除磷菌來(lái)完成的理念，使得除磷和反硝化脫氮過(guò) 程由同一類微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該工藝中，N03_已不再單純地被認(rèn)為是除磷工藝的抑制性因 素，而是作為最終的電子受體進(jìn)行吸磷作用。與傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝相比，反硝化除磷工藝 可節(jié)省50%的COD需求量，氧氣耗量也能節(jié)省30%，同時(shí)污泥產(chǎn)量也有望減少50%。當(dāng)缺氧吸磷的電子受體是亞硝酸鹽的時(shí)候，曝氣能耗和污泥產(chǎn)量會(huì)進(jìn)一步降低， 同時(shí)具有更快的反應(yīng)速率，因而使得該技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。大量的研究表明，在較低濃度的時(shí) 候，亞硝酸鹽可以作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧吸磷。但是當(dāng)其濃度超過(guò)一定值的 時(shí)候，反而會(huì)對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制作用。在不同的研究中，該抑制濃度不同，亞硝酸鹽的抑 制濃度閾值和系統(tǒng)中反硝化除磷菌的富集程度，體系的PH等相關(guān)。比如有的研究者發(fā)現(xiàn)當(dāng) 亞硝酸鹽濃度超過(guò)8mg/L即可對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制，而有的研究者發(fā)現(xiàn)115mg/L的亞硝酸 鹽也不會(huì)對(duì)反硝化除磷產(chǎn)生抑制作用。目前的研究熱點(diǎn)集中在對(duì)抑制機(jī)理的闡釋上，如有 的研究者提出是HNO2,而不是NO2-對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制作用，并建立了抑制模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有SBR工藝中采用亞硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行缺氧吸磷的時(shí)候， 過(guò)高的亞硝酸鹽會(huì)產(chǎn)生抑制作用的技術(shù)問(wèn)題；而提供了實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反 硝化除磷的方法。本發(fā)明中實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法是按下述步驟進(jìn)行 的一、室溫條件下，將污水通入SBR反應(yīng)器中，混合2 3h (目的是釋放磷)，取厭 氧末端的泥水混合物進(jìn)行序批式實(shí)驗(yàn)，按不同濃度投加亞硝酸鹽進(jìn)行缺氧反應(yīng)，確定吸磷 抑制的亞硝酸鹽濃度閾值，然后將最高不對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制的亞硝酸鹽濃度定為投加濃 度；二、按投加濃度向SBR反應(yīng)器中投加亞硝酸鹽，運(yùn)行反應(yīng)器，同時(shí)對(duì)SBR反應(yīng)器的 pH值和ORP進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；三、繼續(xù)處理污水至pH值出現(xiàn)從上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，按投加濃度投加亞硝酸 鹽，同時(shí)投加稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值為7. 0 7. 5，繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH和ORP的變化；四、當(dāng)pH值再次出現(xiàn)上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，重復(fù)操作步驟三，直至ORP出現(xiàn)由緩慢 下降到急劇下降時(shí)，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
根據(jù)生物除磷的反應(yīng)原理，在好氧或缺氧吸磷過(guò)程中會(huì)發(fā)生質(zhì)子的轉(zhuǎn)移和傳遞， 從而影響到混合液的PH值，因而PH的變化能夠間接且較為快捷的反映出生物除磷的過(guò)程 變化。ORP值反應(yīng)了溶液體系中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的含量相對(duì)比例情況，以亞硝酸鹽作為 電子受體的缺氧生物除磷過(guò)程中，NO2-和PO43-屬于氧化態(tài)物質(zhì)，其濃度變化情況也可以通 過(guò)ORP的變化來(lái)間接地反映。本發(fā)明方法的出水達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002) 一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明通過(guò)pH值和ORP來(lái)的變化來(lái)實(shí)時(shí)控制亞硝酸型反硝化除磷過(guò)程，從而開(kāi)發(fā) 出一種可以利用亞硝酸鹽進(jìn)行穩(wěn)定反硝化除磷的方法。采用本發(fā)明方法，亞硝酸鹽被用作 反硝化除磷的電子受體，持續(xù)保證反硝化除磷的進(jìn)行，從而可以節(jié)省同步脫氮除磷的碳源， 降低剩余污泥產(chǎn)量，并且該控制方法還具有運(yùn)行費(fèi)用低，簡(jiǎn)單靈活，管理方便，反應(yīng)器的容 積利用率高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)及時(shí)連續(xù)批次投加亞硝酸鹽，可以消除由于其濃度過(guò)高導(dǎo)致的吸 磷抑制，從而使得缺氧吸磷過(guò)程可以順利進(jìn)行。通過(guò)實(shí)時(shí)判定反應(yīng)進(jìn)程，確定每次亞硝酸鹽 的消耗點(diǎn)，從而及時(shí)補(bǔ)加亞硝酸鹽為電子受體，保證吸磷的持續(xù)進(jìn)行。而通過(guò)反應(yīng)最終點(diǎn)的 判斷，可及時(shí)終止反應(yīng)，使得反應(yīng)器的運(yùn)行更加科學(xué)合理，縮短了總反應(yīng)的時(shí)間，提高了反 應(yīng)器的容積利用率。


圖1是厭氧/缺氧SBR反應(yīng)器示意圖，圖中1表示計(jì)算機(jī)，2表示集成控制箱，3表 示PH計(jì)，4表示ORP儀；5表示攪拌器，6表示在線ORP探頭，7表示在線pH探頭，8表示潷 水器，9表示加藥泵，10表示亞硝酸鹽藥劑瓶，11表示進(jìn)水泵；12表示進(jìn)水箱；圖2是實(shí)時(shí) 控制分段投加亞硝酸鹽在線參數(shù)PH、0RP圖，圖中F1-F5為pH值的特征點(diǎn)，E為ORP的特征 點(diǎn)；圖3是NCV-N、Ρ0/—-Ρ相關(guān)變化圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方 法是按下述步驟進(jìn)行的一、室溫條件下，將污水通入SBR反應(yīng)器中，混合2 3h (目的是釋放磷)，取厭 氧末端的泥水混合物進(jìn)行序批式實(shí)驗(yàn)，按不同濃度投加亞硝酸鹽進(jìn)行缺氧反應(yīng)，確定吸磷 抑制的亞硝酸鹽濃度閾值，然后將最高不對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制的亞硝酸鹽濃度定為投加濃 度；二、按投加濃度向SBR反應(yīng)器中投加亞硝酸鹽，運(yùn)行反應(yīng)器，同時(shí)對(duì)SBR反應(yīng)器的 pH值和ORP進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；三、繼續(xù)處理污水至pH值出現(xiàn)從上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，按投加濃度投加亞硝酸 鹽，同時(shí)投加稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值為7. 0 7. 5，繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH和ORP的變化；四、當(dāng)pH值再次出現(xiàn)上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，重復(fù)操作步驟三，直至ORP出現(xiàn)由緩慢 下降到急劇下降時(shí)，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一采用機(jī)械攪拌 進(jìn)行混合，攪拌速度為300 600r/min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟三中稀鹽酸 濃度為0. 5mol/L。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是在采用硝酸鹽作為電子受體的厭氧/缺氧SBR反 應(yīng)器(參見(jiàn)圖1)中進(jìn)行的，實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法是按下述 步驟進(jìn)行的一、室溫條件下，將污水通入?yún)捬?缺氧SBR反應(yīng)器中，以400r/min速度進(jìn) 行機(jī)械攪拌池，取厭氧末端泥水混合物，平均分成四份，然后放入200mL的錐形瓶中，分別 向其中加入亞硝酸鹽，使得錐形瓶中亞硝酸鹽的初始濃度分別為5mg/L、10mg/L、15mg/L和 20mg/L的亞硝酸鹽，然后密封，在25°C條件下攪拌，每5min取一個(gè)樣，測(cè)定Ρ0/—-Ρ和Ν02__Ν 濃度的變化，共測(cè)定30min ；實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NO2--N濃度為20mg/L的時(shí)候，投加亞硝酸鹽 抑制了缺氧吸磷，體系中Ρ0/—-Ρ的濃度不斷升高，因而確定最高不抑制吸磷的NO2--N濃度 為15mg/L，確定此濃度為每次的投加濃度。二、按投加濃度為15mg/L向SBR反應(yīng)器中投加 亞硝酸鹽，運(yùn)行反應(yīng)器，并同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PH和ORP的變化，發(fā)現(xiàn)隨著亞硝酸鹽的投加，ORP 會(huì)上升，這是由于系統(tǒng)中氧化物濃度(N02_)增高的緣故，隨后隨著N02_的消耗，ORP值又出 現(xiàn)下降。PH在投加亞硝酸鹽后一直上升，從初始的7. 36上升至7. 80左右時(shí)，此后pH開(kāi)始 下降，此時(shí)為投加亞硝酸鹽后30min。測(cè)定結(jié)果顯示(圖幻，此時(shí)亞硝酸鹽已全部耗盡，而 Ρ0/—-Ρ的濃度也從最初的58. 98mg/L下降至39. 60mg/L左右。三、繼續(xù)投加濃度為15mg/L 的亞硝酸鹽，同時(shí)投加稀HCl (濃度為0. 5mol/L)調(diào)整系統(tǒng)的pH為7. 50左右，使反應(yīng)繼續(xù) 進(jìn)行，然后再在PH出現(xiàn)由上而下的拐點(diǎn)時(shí)及時(shí)投加亞硝酸鹽。如此進(jìn)行，在第五次投加亞 硝酸鹽后，ORP出現(xiàn)了快速下降的點(diǎn)，這時(shí)及時(shí)停止反應(yīng)，經(jīng)測(cè)定系統(tǒng)中Ν02_-Ν和Ρ043_-Ρ的 濃度接近Omg/L(圖2)；完成污水的反硝化除磷。本實(shí)施方式中Ν02_-Ν、Ρ043_-Ρ、ρΗ和ORP的變化如附圖3所示，從圖3中可以看出， pH和ORP的特征變化和缺氧吸磷有著高度的一致性，故通過(guò)在線參數(shù)pH和ORP的變化來(lái)控 制缺氧吸磷的過(guò)程是合理的。
權(quán)利要求
1.實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法，其特征在于實(shí)時(shí)控制分段投加 亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷，該方法是按下述步驟進(jìn)行的一、室溫條件下，將污水通入SBR反應(yīng)器中，混合2 池，取厭氧末端的泥水混合物進(jìn)行 序批式實(shí)驗(yàn)，按不同濃度投加亞硝酸鹽進(jìn)行缺氧反應(yīng)，確定吸磷抑制的亞硝酸鹽濃度閾值， 然后將最高不對(duì)缺氧吸磷產(chǎn)生抑制的亞硝酸鹽濃度定為投加濃度；二、按投加濃度向SBR反應(yīng)器中投加亞硝酸鹽，運(yùn)行反應(yīng)器，同時(shí)對(duì)SBR反應(yīng)器的pH值 和ORP進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；三、當(dāng)PH值出現(xiàn)從上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，按投加濃度投加亞硝酸鹽，同時(shí)投加稀鹽酸 調(diào)節(jié)pH值為7. 0 7. 5，繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH和ORP的變化；四、當(dāng)PH值再次出現(xiàn)上升到下降的拐點(diǎn)時(shí)，重復(fù)操作步驟三，直至ORP出現(xiàn)由緩慢下降 到急劇下降時(shí)，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法，其特征在 于步驟一采用機(jī)械攪拌進(jìn)行混合，攪拌速度為300 600r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法，其特 征在于步驟三中稀鹽酸濃度為0. 5mol/L。
全文摘要
實(shí)時(shí)控制分段投加亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化除磷的方法，它屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有SBR工藝中采用亞硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行缺氧吸磷的時(shí)候，過(guò)高的亞硝酸鹽會(huì)產(chǎn)生抑制作用的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明方法如下，通過(guò)取厭氧末端的污泥進(jìn)行序批實(shí)驗(yàn)確定抑制閾值，并選定該濃度為投加濃度，缺氧吸磷的電子受體亞硝酸鹽是分次投加的，pH出現(xiàn)由升高到降低的拐點(diǎn)時(shí)投加亞硝酸鹽，并調(diào)整體系pH值；同時(shí)在線監(jiān)測(cè)ORP，當(dāng)ORP出現(xiàn)快速下降的點(diǎn)時(shí)要及時(shí)停止反應(yīng)。本發(fā)明方法消除了由于亞硝酸鹽濃度過(guò)高導(dǎo)致的吸磷抑制，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)確定亞硝酸鹽的最佳投加時(shí)間點(diǎn)和最終的反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)，從而使得采用亞硝酸鹽進(jìn)行的缺氧吸磷過(guò)程可以最優(yōu)化進(jìn)行。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102060378SQ20101056396
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者吳昌永, 彭永臻, 李曉玲, 王淑瑩, 王然登 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)