本發(fā)明主要涉及到環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，特指一種能夠富集聚羥基脂肪酸酯(PHA)及同步處理生活污水或市政污水綜合處理裝置

技術(shù)背景

聚羥基脂肪酸酯(PHA)是污泥中細(xì)菌合成的一種內(nèi)聚脂，在生物體內(nèi)主要作為碳源和儲(chǔ)藏性物質(zhì)存在，在污水處理過(guò)程中起到重要作用，同時(shí)有報(bào)道表明PHA在剩余污泥厭氧消化產(chǎn)酸過(guò)程起到重要作用，PHA含量高的剩余污泥厭氧消化能夠產(chǎn)生更多的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。VFA再添加到進(jìn)水水源中又能夠促進(jìn)生物脫氮除磷，提高磷的去除率。因此能夠富集聚羥基脂肪酸酯及同步脫氮除磷的處理工藝是近年來(lái)的持續(xù)研究熱點(diǎn)。

污水(特別是生活污水)中氮、磷元素的過(guò)量排放是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因。富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水質(zhì)惡化，給飲用水處理增加困難；因?yàn)樗w富營(yíng)養(yǎng)化，水體表面生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機(jī)物在厭氧條件下分解產(chǎn)生有害氣體，水生生物會(huì)缺氧窒息致死，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)減產(chǎn)甚至破壞。富營(yíng)養(yǎng)化中水體中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽不但影響人類(lèi)生活，還嚴(yán)重影響工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)的除磷方法與工藝對(duì)日趨嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題顯得十分重要。與化學(xué)法除磷相比，生物法因具有運(yùn)行成本低、環(huán)境二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到各國(guó)學(xué)者的青睞，成為近年來(lái)的持續(xù)研究熱點(diǎn)。

在廢水生物脫氮理論上還是在工程實(shí)踐中，都一直認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)廢水生物脫氮就必須使氨氮經(jīng)歷典型的硝化和反硝化過(guò)程才能安全地被除去，這條途徑也可稱之為全程(或完全)硝化—反硝化生物脫氮。

即：

但有學(xué)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在硝化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了亞硝酸鹽的積累的現(xiàn)象，并提出了短程反硝化理論。

即：

如果在處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)短程反硝化，可以節(jié)省碳源，提高脫氮除磷的效果，同時(shí)可以節(jié)省一部分PHA。但是在亞硝酸氮積累過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的亞硝酸氮不利于聚磷菌的生長(zhǎng)，所以控制亞硝酸氮的濃度是實(shí)現(xiàn)短程反硝化的難點(diǎn)之一。

最近幾年，有研究表明雙污泥水處理工藝可以在將好氧與厭氧缺氧分開(kāi)在兩個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)運(yùn)行的工藝條件下，活性污泥系統(tǒng)可以通過(guò)磷在厭氧缺氧的條件下實(shí)現(xiàn)良好的生物除磷，而氨氮可以在好氧條件下實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)化。由于是將好氧段與厭氧缺氧段分在2個(gè)裝置中運(yùn)行，雙污泥系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)化了工藝路線與過(guò)程控制，減少了設(shè)備投資，降低運(yùn)行成本；同時(shí)將氮磷去除分開(kāi)，有利于抑制污泥膨脹；降低了對(duì)污水中VFA的依賴，拓寬了生物除磷的應(yīng)用范圍；提高了對(duì)廢水中硝態(tài)氮的毒性忍耐，具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，這種工藝處理后的出水中含有較高的硝態(tài)氮，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全意義上的去除，同時(shí)污泥中PHA含量相較于傳統(tǒng)SBR工藝沒(méi)有明顯提升；另外雙污泥系統(tǒng)間的連接使用泵進(jìn)行進(jìn)水出水，時(shí)間長(zhǎng)，而且能源消耗大，增加運(yùn)行時(shí)間，運(yùn)行效率低。因此，本發(fā)明針對(duì)此工藝存在的主要缺陷，經(jīng)過(guò)認(rèn)真總結(jié)分析，本著解決實(shí)際問(wèn)題的原則，在雙污泥系統(tǒng)生物脫氮除磷基礎(chǔ)上，提出基于雙污泥系統(tǒng)反應(yīng)器結(jié)合低DO、低污泥齡、短程反硝化的污水處理裝置，該裝置可在雙污泥系統(tǒng)運(yùn)行模式下(即，氮磷分別在兩個(gè)反應(yīng)器中單獨(dú)去除、轉(zhuǎn)化)，實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。

本發(fā)明在原有雙污泥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷技術(shù)的基礎(chǔ)上，解決原有的工藝缺點(diǎn)，研發(fā)出一種投資少、管理維護(hù)簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)穩(wěn)定的污水處理設(shè)備，對(duì)我國(guó)含氮磷污水(特別是生活污水)的處理，具有重要的實(shí)踐意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種含氮、磷污水(特別是生活污水)的處理設(shè)備，降低生活污水處理的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)在處理過(guò)程中能夠獲得富含PHA的污泥。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：本發(fā)明所用裝置為申請(qǐng)人自行設(shè)計(jì)的SBR，核心單元為2個(gè)相連接的反應(yīng)器，詳見(jiàn)圖1所示。

反應(yīng)器主體為2個(gè)反應(yīng)器：反應(yīng)器1與反應(yīng)器2，中間使用連通管將二者連接，同時(shí)安裝電磁閥，可以定時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)使水在反應(yīng)器之間流動(dòng)。該連通裝置的改進(jìn)可以使得2個(gè)反應(yīng)器間進(jìn)水、出水時(shí)間大大縮短。

技術(shù)創(chuàng)新：該雙污泥處理裝置，可以將氮、磷反別在2個(gè)反應(yīng)器中去除，利于系統(tǒng)穩(wěn)定；2個(gè)反應(yīng)器使用連通管相連，無(wú)需泵進(jìn)行抽送水，這樣可以大大節(jié)省能源，同時(shí)極大節(jié)省時(shí)間，提高裝置運(yùn)行效率；同時(shí)能夠良好的控制亞硝態(tài)氮的濃度，使其不影響聚磷菌的活性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)短程反硝化節(jié)省碳源，得到更多的PHA。

SBR每天運(yùn)行3個(gè)周期，每個(gè)周期為8h，具體運(yùn)行方法按如下步驟進(jìn)行。

周期1：

1、打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)，污水從進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器1主體，待進(jìn)水完畢后，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)。

2、進(jìn)水完畢后，打開(kāi)攪拌器，厭氧攪拌時(shí)間為1.5h。

3、厭氧攪拌后，關(guān)閉攪拌器結(jié)束攪拌，沉淀0.5h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離。

4、打開(kāi)連通管閥門(mén)，水進(jìn)入反應(yīng)器2，關(guān)閉連通管閥門(mén)，打開(kāi)曝氣機(jī)2進(jìn)行曝氣。

5、曝氣2.5h后，沉淀0.5h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離。打開(kāi)連通管閥門(mén)，進(jìn)水由反應(yīng)器2進(jìn)入反應(yīng)器1。

6、打開(kāi)攪拌器1，進(jìn)行缺氧攪拌。缺氧攪拌2h后，打開(kāi)曝氣機(jī)1，曝氣時(shí)間為0.5h。曝氣0.5h后，沉淀0.5h，以實(shí)現(xiàn)泥水分離。打開(kāi)排水閥門(mén)，排水結(jié)束后，關(guān)閉排水閥門(mén)。

7、反應(yīng)器1排泥時(shí)間為步驟4中：水進(jìn)入反應(yīng)器2，關(guān)閉連通管閥門(mén)，打開(kāi)排泥閥門(mén)1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3000±50mg/L左右，污泥齡為12d。

8、反應(yīng)器2排泥時(shí)間為步驟5結(jié)束后，關(guān)閉連通管閥門(mén)，打開(kāi)排泥閥門(mén)2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2500±50mg/L左右，污泥齡為6d。

周期2：按照周期1中步驟1-6進(jìn)行。

周期3：按照周期1中步驟1-6進(jìn)行。

上述SBR裝置的核心在于將原來(lái)的雙污泥反應(yīng)器間排水、進(jìn)水使用泵抽送改成使用連通管連接，并使得排水、進(jìn)水更加方便，從而縮短了原來(lái)的排水、進(jìn)水時(shí)間，有效地降低了處理周期的時(shí)間，提高處理效率；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)短程反硝 化節(jié)省碳源，獲得更多的PHA，使得此裝置在污水處理中的推廣能力進(jìn)一步加強(qiáng)。

與傳統(tǒng)的生活污水除磷工藝相比，上述運(yùn)行方法具有如下方面的優(yōu)勢(shì)：

(1)系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單方便，使污泥好氧與厭氧、缺氧完全分開(kāi)，碳源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題得到極大的解決，系統(tǒng)穩(wěn)定；

(2)工藝簡(jiǎn)單，不需要污泥回流，沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備；

(3)處理效果好，系統(tǒng)安全、可靠，同時(shí)能夠獲得高效富集PHA的污泥；

(4)排放的污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，產(chǎn)生的酸可以添加到反應(yīng)器1中作為補(bǔ)充碳源，處理效果會(huì)更好，相互促進(jìn)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明污水處理裝置示意圖；

其中：1-水箱；2-泵；3-曝氣機(jī)；4-排泥管；5-排泥閥；6-排水管；7-排水閥；8-進(jìn)水管；9-進(jìn)水閥；10-反應(yīng)器1；11-攪拌器；12-反應(yīng)器2；13-連通閥；14-連通管；15-曝氣頭；16-排泥閥；17-排泥管；18-曝氣機(jī)。

具體實(shí)施例

以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

下面以模擬城市生活污水和實(shí)際污水處理廠市政廢水的處理為例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。

實(shí)施例1：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用乙酸鈉，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為23～36mg/L，TP為0～0.61mg/L，TN為0.5～1.98mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到90.3±2.3％、97.3±3.8％、97.3％±3.1％，每天取出6％PHA含量最高的污泥，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例2：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用丙酸鈉，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為31～48mg/L，TP為0.1～0.65mg/L，TN為0.56～2.73mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到88.7±4.7％、96.9±3.6％、95.6±3.8％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例3：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用葡萄糖，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為37～52mg/L，TP為0.41～0.93mg/L，TN為2.12～3.71mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到85.64±2.97％、94.42±3.72％、92.19±2.79％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例4：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用乙酸鈉與丙酸鈉(碳含量比為，乙酸鈉:丙酸鈉＝1:1)，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為29～43mg/L，TP為0.21～0.72mg/L，TN為1.15～2.47mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到88.36±2.68％、96.13±3.33％、95.16±2.21％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例5：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用乙酸鈉與葡萄糖(碳含量比為，乙酸鈉:葡萄糖＝1:1)，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為35～47mg/L，TP為0.31～0.82mg/L，TN為1.95～3.71mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到86.77±2.43％、95.30±3.5％、92.42±3.02％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例6：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用丙酸鈉與葡萄糖(碳含量比為，丙酸鈉:葡萄糖＝1:1)，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為45～58mg/L，TP為0.38～0.91mg/L，TN為2.19～4.08mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到83.07±3％、94.63 ±3.7％、91.64±3.29％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例7：

用上述污水處理裝置按上述運(yùn)行方法處理模擬城市生活污水。進(jìn)水COD為300～320mg/L，碳源采用乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖(碳含量比為，乙酸鈉:丙酸鈉:葡萄糖＝1:1:1)，以磷酸二氫鉀和氯化銨模擬水中溶解性磷酸鹽和氨氮，TP為10～15mg/L，TN為35～40mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為39～54mg/L，TP為0.43～0.95mg/L，TN為2.61～4.14mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到84.98±2.98％、94.25±3.75％、90.96±2.78％，每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)施例8：

按上述運(yùn)行方法處理實(shí)際污水處理廠市政廢水。進(jìn)水COD為138～175mg/L，TP為2.05～3.36mg/L，TN為21.36～31.73mg/L。穩(wěn)定運(yùn)行后結(jié)果如下：出水COD為16～45mg/L，TP為0.10～0.41mg/L，TN為0.2～1.92mg/L，COD、TP、TN去除率分別達(dá)到83.5±6.7％、95.1±4.3％、96.8±4.1％,每天取出6％的污泥(PHA含量最高)，系統(tǒng)能一直穩(wěn)定運(yùn)行。