綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應裝置及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物合成降解領域，具體涉及一種PHAs合成及污水脫氮除磷的處理裝置及方法。
【背景技術】
[0002]聚羥基烷酸酯(PHAs)是許多微生物在營養(yǎng)不均衡條件下，細胞內合成的一類高分子生物胞內聚酯，主要作為碳源和能源的貯藏性物質而存在以應對“食物”匱乏時期，在自然條件下可被完全降解成CO2和水。PHAs作為一種微生物合成塑料，不僅具有傳統(tǒng)化學合成塑料的特性和生物可降解性外，還具有生物相容性、光學活性、壓電性、氣體相隔性等許多合成材料所不具備的優(yōu)秀性能。在廢棄塑料對生態(tài)環(huán)境的危害日益凸顯的今天，PHAs作為環(huán)境友好型材料而被人們廣泛關注。
[0003]由于通過純培養(yǎng)獲得PHAs成本很高，利用活性污泥合成PHAs逐漸被關注。好氧的富營養(yǎng)和貧營養(yǎng)交替過程是活性污泥微生物合成PHAs最適宜的方案，有機廢物發(fā)酵轉化為揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)和乳酸混合物，富營養(yǎng)階段VFAs和P被PHAs合成菌很快攝取用于在細胞內合成并積累PHAs以應對貧營養(yǎng)階段。利用活性污泥合成PHAs既能解決活性污泥資源化，又能降低PHAs合成成本。然而，現(xiàn)階段利用活性污泥合成PHAs沒有很好的與污水營養(yǎng)物質去除過程匹配，導致PHAs產(chǎn)率和污水處理能力不能兼得。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用活性污泥合成PHAs的同時對污水進行處理的綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應裝置及工藝。
[0005]技術方案:本發(fā)明提供了一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應裝置，包括初級沉淀池、進水口連接初級沉淀池出水口的調節(jié)池、進水口連接調節(jié)池出水口的好氧_厭氧序批式活性污泥法反應器，所述初級沉淀池的沉淀出口連接厭氧發(fā)酵罐的污泥進口，所述厭氧發(fā)酵罐的發(fā)酵液流出口分別連接好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器的污泥厭氧發(fā)酵液流入口和間歇式反應器的污泥厭氧發(fā)酵液流入口，所述間歇反應器設有排泥口。
[0006]進一步，所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器和間歇式反應器的底部安裝有曝氣設備，為好氧反應階段提供適宜的含氧濃度。
[0007]更進一步，所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器和間歇式反應器的內部設有D0、pH、0RP監(jiān)測設備，用以監(jiān)測反應是否正常進行，保證污水的理化性質維持在正常范圍內，防止微生物的活性受到影響，從而影響出水水質，可根據(jù)反應器內DO值自動調節(jié)曝氣風機開關，以滿足反應器所需D0。
[0008]為了首先去除污水中較大的懸浮或漂浮物，所述初級沉淀池之前連接有格柵。
[0009]進一步，所述間歇式反應器的出水口連接至所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器的進水口，間歇式反應器的污水排出后直接進入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器進行循環(huán)。
[0010]一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應處理工藝，包括以下步驟:
[0011 ] (I)市政污水流經(jīng)初級沉淀池后流入調節(jié)池，在調節(jié)池中對pH和水量進行調解后栗入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器，以滿足好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器中活性污泥的活性和正常反應水量；
[0012](2)有機生活垃圾和初級沉淀池得到的初沉污泥在厭氧發(fā)酵罐中進行厭氧發(fā)酵，為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器中PHAs的合成和脫氮除磷提供VFA和碳源；
[0013](3)初級沉淀池產(chǎn)生的污水和厭氧發(fā)酵罐中產(chǎn)生的污泥厭氧發(fā)酵液進入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器中進行脫氮除磷和PHAs合成；
[0014](4)好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器中的活性污泥和厭氧發(fā)酵罐中的污泥厭氧發(fā)酵液進入間歇式反應器后進行連續(xù)曝氣和攪動，保持2mg/L的DO值，富集后的活性污泥冷凍干燥，按40mL/g污泥的配比用氯仿萃取，抽提液冷卻后按60倍冷甲醇做沉淀劑析出PHAs，過濾收集。
[0015]進一步，步驟(2)有機生活垃圾事先破碎，每升初沉污泥摻入0.8kg有機生活垃圾并用好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器中污水稀釋至總固體量為7%，所述厭氧發(fā)酵罐內發(fā)酵液維持在35 土 1.5度、pH?5.0，發(fā)酵罐有機負荷為20kgTVS/m.d，水力停留時間為7天，初沉污泥和有機生活垃圾發(fā)酵液COD: N: P = 200:11:3，為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器活性污泥微生物高效合成PHAs和脫氮除磷提供適宜的營養(yǎng)物質。
[0016]步驟(2)厭氧發(fā)酵一般分為三個階段:水解階段、酸化階段和產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷階段，由于在本流程中厭氧發(fā)酵主要是為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器提供VFA和碳源，而在酸化階段VFA濃度最高，所以此流程厭氧發(fā)酵主要進行前兩階段。
[0017]步驟(3)好氧-厭氧序批式活性污泥法反應器一個周期由進水、反應、沉淀、出水和閑置5個基本工序組成，本流程將反應階段劃分為好氧、厭氧兩個階段:污泥厭氧發(fā)酵液在好氧階段前栗入反應器提供生成PHAs所需的VFA和脫氮除磷所需的碳源，好氧富營養(yǎng)條件下微生物合成PHAs并將NH4+轉化為NO〗—并大量吸收P形成胞內多聚磷酸鹽，厭氧貧營養(yǎng)條件下多聚磷酸鹽用于微生物合成PHAs并將NO〗—轉化為N2,好氧階段時間為150min、D0值維持在2?3mg/L，厭氧階段時間為50min，pH、D0和ORP監(jiān)測設備用于監(jiān)控SBR運行效果，DO值超出預定范圍自動打開/關閉曝氣風機，反應器中固體停留時間24天，厭氧反應結束時將活性污泥由污泥栗栗入間歇式反應器，反應結束后污水消毒后排放，出水氮去除率90%，剩余氮、磷含量滿足出水要求。
[0018]有益效果:本發(fā)明使用由厭氧發(fā)酵罐內初沉污泥和有機生活垃圾的發(fā)酵液為好氧-厭氧序批式活性污泥法(SBR)反應器中活性污泥合成PHAs提供VFAs、非VFAs-COD作為碳源供活性污泥生長和脫氮除磷，SBR運行階段被分為好氧-厭氧兩個運行階段，好氧階段充足的營養(yǎng)物質含量促進微生物的亞消化作用，好氧富營養(yǎng)條件下微生物合成PHAs并將NH4+轉化為NO2-并大量吸收P形成胞內多聚磷酸鹽，厭氧貧營養(yǎng)條件下多聚磷酸鹽用于微生物合成PHAs并將NO2-轉化為N2,該方法在SBR中選擇并增殖具有PHAs貯存能力的微生物種群，采用亞消化/反亞消化作用脫氮，又能極大地降低外加碳源的成本，實現(xiàn)了污水高效脫氮除磷的同時活性污泥和有機生活垃圾的資源化。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明反應裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0021 ]實施例:一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應裝置，如圖1所示，包括格柵7、初級沉淀池1、調節(jié)池6、好氧-厭氧序批式活性污泥法(SBR)反應器3、消毒池8、厭氧發(fā)酵罐2、間歇式反應器4。厭氧發(fā)酵罐2上部設有污泥進口，并設有發(fā)酵液流出口，SBR反應器3上部設有進水口、出水口和污泥厭氧發(fā)酵液流入口，下部設有排泥口，間歇反應器4上部設有進水口、出水口和污泥厭氧發(fā)酵液流入口，間歇反應器下部設有排泥口。
[0022]市政污水通過進水栗11經(jīng)過格柵7進入初級沉淀池I的進水口，初級沉淀池I的出水口連接調節(jié)池6的進水口，調節(jié)池6的出水口連接SBR反應器3的進水口，SBR反應器3的出水口連接消毒池8，污水經(jīng)消毒排放。其中，污水流經(jīng)格柵7去除污水中較大的懸浮或漂浮物，經(jīng)初級沉淀池I沉淀進一步除去污水中的可沉物和漂浮物，流入調節(jié)池6，在調節(jié)池6中對pH?7和水量進行調解后