申請(qǐng)日2014.04.22

　　公開(公告)日2014.07.09

　　IPC分類號(hào)C02F3/30

　　摘要

　　本發(fā)明公開一種節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特征在于，采用序批式反應(yīng)器處理生活污水，并包括以下步驟：(1)將生活污水輸入序批式反應(yīng)器中，并在厭氧條件下機(jī)械攪拌2～3小時(shí);(2)序批式反應(yīng)器低氣量曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為0.8～1.0mg/L，持續(xù)反應(yīng)2.5～3.5小時(shí)，并控制反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器內(nèi)硝態(tài)氮濃度與磷酸鹽濃度(以磷計(jì))的比值為1.9～2.2;(3)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，機(jī)械攪拌，持續(xù)反應(yīng)3～4個(gè)小時(shí);(4)序批式反應(yīng)器開始曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的濃度為3～4mg/L，持續(xù)反應(yīng)1～2小時(shí);(5)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，靜置沉淀，將處理后的生活污水經(jīng)過(guò)排水管排出，并通過(guò)排泥管排出剩余污泥等步驟。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種節(jié)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 式反應(yīng)器處理生活污水，并包括以下步驟：

　　(1)將生活污水輸入序批式反應(yīng)器中，并在厭氧條件下機(jī)械攪拌2～3小時(shí);

　　(2)序批式反應(yīng)器低氣量曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為 0.8～1.0mg/L，持續(xù)反應(yīng)2.5～3.5小時(shí)，并通過(guò)調(diào)整溶解氧濃度控制同步硝化反硝 化的程度，使反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器內(nèi)硝態(tài)氮質(zhì)量濃度與以磷計(jì)的磷酸鹽質(zhì)量濃度的 比值為1.9～2.2;

　　(3)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，機(jī)械攪拌，持續(xù)反應(yīng)3～4個(gè)小時(shí);

　　(4)序批式反應(yīng)器開始曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的濃度為 3～4mg/L，持續(xù)反應(yīng)1～2小時(shí);

　　(5)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，靜置沉淀，將處理后的生活污水經(jīng)過(guò)排水 管排出，并通過(guò)排泥管排出剩余污泥;

　　(6)依次重復(fù)步驟(1)～(5)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于，所述的序批式反應(yīng)器設(shè)置有pH傳感器(2)、氧化還原電位傳感器(3)、 溶解氧傳感器(4)、pH/氧化還原電位檢測(cè)儀(6)、溶解氧檢測(cè)儀(7)、PLC控 制器(16)、進(jìn)水泵(11)、進(jìn)水電動(dòng)閥門、排水電動(dòng)閥門(9)、風(fēng)機(jī)(14)和攪 拌器(10);其中的pH傳感器(2)和氧化還原電位傳感器(3)將信號(hào)傳送至pH/ 氧化還原電位檢測(cè)儀(6);溶解氧傳感器(4)將信號(hào)傳送至溶解氧檢測(cè)儀(7); PLC控制器(16)接收自pH/氧化還原電位檢測(cè)儀(6)和溶解氧檢測(cè)儀(7)發(fā) 來(lái)的信號(hào);PLC控制器(16)根據(jù)自身時(shí)鐘的時(shí)間和接收到的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào) 并傳送至進(jìn)水泵(11)、進(jìn)水電動(dòng)閥門、排水電動(dòng)閥門(9)、風(fēng)機(jī)(14)和攪拌 器(10)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步驟(1)中當(dāng)序批式反應(yīng)器內(nèi)的dORP/dt和dpH/dt均已經(jīng)由負(fù)值變?yōu)?0或正值時(shí)，結(jié)束步驟(1)，進(jìn)入步驟(2)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步驟(2)中當(dāng)序批式反應(yīng)器內(nèi)的dpH/dt由負(fù)值變?yōu)?或正值時(shí)，結(jié)束 步驟(2)，進(jìn)入步驟(3)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步驟(3)中當(dāng)序批式反應(yīng)器內(nèi)的dpH/dt由正值變?yōu)?或負(fù)值時(shí)，結(jié)束 步驟(3)，進(jìn)入步驟(4)。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步驟(4)中當(dāng)序批式反應(yīng)器內(nèi)的dORP/dt由正值變?yōu)?時(shí)，結(jié)束步驟 (4)，進(jìn)入步驟(5)。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：在步驟(5)中，排水管排出反應(yīng)器內(nèi)總水量質(zhì)量分?jǐn)?shù)62～68%的處理后 的生活污水，排泥管排除反應(yīng)器內(nèi)中污泥量質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～6.7%的污泥。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，其特 征在于：步驟(2)序批式反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧溶度為0.8mg/L。

　　說(shuō)明書

　　一種節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化與反硝化除磷耦合的節(jié)能型生活污水 高效脫氮除磷方法，屬于環(huán)境污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　目前我國(guó)城鎮(zhèn)生活污水中有機(jī)物濃度普遍較低，COD通常只有 100～200mg/L，使得城鎮(zhèn)生活污水中的C/N值通常較低，而基于傳統(tǒng)脫氮除磷理 論的生活污水處理工藝，如A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic,A2/O)、氧化溝和各 種SBR(Sequencing Batch Reactor,SBR)工藝等，存在多方面的不利因素：硝 化菌與聚磷菌間的泥齡矛盾、缺氧反硝化與厭氧釋磷對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)、污泥中的硝 酸鹽對(duì)聚磷菌釋磷的影響等，因此在實(shí)際應(yīng)用中除磷脫氮效果不穩(wěn)定。當(dāng)污水的 C/N值偏低時(shí)，不能同時(shí)滿足反硝化和生物除磷對(duì)碳源的需求，出水總氮和總磷 濃度總是難以同時(shí)低于15mg/L和0.5mg/L的限值。另一方面，城市污水處理是 高能耗行業(yè)之一，其中曝氣能耗占污水處理能耗的40%以上，不利于污水處理的 可持續(xù)發(fā)展。

　　同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)通過(guò)限 制曝氣，使氨氧化(硝化)與反硝化同時(shí)進(jìn)行，與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，SND 有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)對(duì)DO濃度需求小，節(jié)省曝氣能耗;(2)硝化反應(yīng)消耗堿度， 反硝化反應(yīng)產(chǎn)生堿度，這就使得反應(yīng)過(guò)程中的pH變化幅度小，有利于維持反應(yīng) 器內(nèi)的反應(yīng)環(huán)境。反硝化除磷是通過(guò)反硝化聚磷菌以相同的基質(zhì)同時(shí)脫氮和除 磷，緩解了傳統(tǒng)生物除磷脫氮工藝中反硝化菌與聚磷菌對(duì)于碳源的競(jìng)爭(zhēng)以及硝化 菌與聚磷菌最佳污泥齡差異的矛盾，能節(jié)省約50%的有機(jī)物和30%的耗氧量， 相應(yīng)減少約50%的剩余污泥量，對(duì)于低碳源生活污水的脫氮除磷處理具有重要意 義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種適宜處理低 C/N值生活污水的同步硝化反硝化與反硝化除磷耦合的高效脫氮除磷工藝，且降 低能耗、減少污泥產(chǎn)生量。

　　技術(shù)方案：本發(fā)明所述的節(jié)能型序批式生活污水氮磷高效去除方法，采用 序批式反應(yīng)器處理生活污水，按照“進(jìn)水厭氧攪拌→低氧曝氣→缺氧攪拌→好氧 曝氣→沉淀、排水、排泥”5個(gè)過(guò)程，周期運(yùn)行。具體包括以下步驟：

　　(1)將生活污水輸入序批式反應(yīng)器中，并在厭氧條件下機(jī)械攪拌2～3小時(shí)， 通過(guò)機(jī)械攪拌使進(jìn)水與反應(yīng)器中靜置的污泥和水充分混合，反硝化聚磷菌吸收低 分子有機(jī)物在體內(nèi)合成PHA，進(jìn)行厭氧釋磷反應(yīng);

　　(2)序批式反應(yīng)器低氣量曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為 0.8～1.0mg/L，持續(xù)反應(yīng)2.5～3.5小時(shí)，進(jìn)行硝化及部分同步硝化反硝化反應(yīng)，氨 氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮并實(shí)現(xiàn)部分脫氮，并控制反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器內(nèi)硝態(tài)氮濃度與磷酸 鹽濃度(以磷計(jì))的比值為1.9～2.2;

　　(3)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，機(jī)械攪拌，反應(yīng)器處于缺氧狀態(tài)，反硝化 聚磷菌利用步驟B)中未消耗的硝態(tài)氮作為電子受體、以厭氧攪拌段儲(chǔ)存在體內(nèi) 的“內(nèi)碳源”—PHA作為電子供體進(jìn)行反硝化聚磷反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，持續(xù) 反應(yīng)3～4個(gè)小時(shí);

　　(4)序批式反應(yīng)器開始曝氣，并控制序批式反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的濃度為 3～4mg/L，持續(xù)反應(yīng)1～2小時(shí);

　　(5)對(duì)序批式反應(yīng)器停止曝氣，靜置沉淀，然后將處理后的生活污水經(jīng)過(guò) 排水管排出，并通過(guò)排泥管排出剩余污泥;

　　(6)依次重復(fù)步驟(1)～(5)。

　　進(jìn)一步地，所述的序批式反應(yīng)器設(shè)置有pH傳感器(2)、氧化還原電位傳感 器(3)、溶解氧傳感器(4)、pH/氧化還原電位檢測(cè)儀(6)、溶解氧檢測(cè)儀(7)、 PLC控制器(16)、進(jìn)水泵(11)、進(jìn)水電動(dòng)閥門、排水電動(dòng)閥門(9)、風(fēng)機(jī)(14) 和攪拌器(10);其中的pH傳感器(2)和氧化還原電位傳感器(3)將信號(hào)傳送 至pH/氧化還原電位檢測(cè)儀(6);溶解氧傳感器(4)將信號(hào)傳送至溶解氧檢測(cè)儀 (7);PLC控制器(16)接收自pH/氧化還原電位檢測(cè)儀(6)和溶解氧檢測(cè)儀(7) 發(fā)來(lái)的信號(hào);PLC控制器(16)根據(jù)自身時(shí)鐘的時(shí)間和接收到的信號(hào)發(fā)出控制信 號(hào)并傳送至進(jìn)水泵(11)、進(jìn)水電動(dòng)閥門、排水電動(dòng)閥門(9)、風(fēng)機(jī)(14)和攪 拌器(10)。

　　優(yōu)選地，在步驟(1)中，序批式反應(yīng)器內(nèi)的ORP與pH均隨厭氧釋磷反應(yīng)的 進(jìn)行而下降，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，ORP不再下降，pH轉(zhuǎn)為上升，因此當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到 dORP/dt和dpH/dt均已經(jīng)由負(fù)值變?yōu)?或正值時(shí)，在實(shí)踐中，該條件出現(xiàn)所需的步 驟(1)運(yùn)行時(shí)間為2～3小時(shí)，結(jié)束步驟(1)，進(jìn)入步驟(2)。

　　優(yōu)選地，在步驟(2)中，序批式反應(yīng)器內(nèi)的pH隨反應(yīng)的進(jìn)行而下降，當(dāng)反 應(yīng)結(jié)束時(shí)，pH轉(zhuǎn)為上升，因此當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到dpH/dt由負(fù)值變?yōu)?或正值時(shí)，在實(shí) 踐中，該條件出現(xiàn)所需的步驟(2)運(yùn)行時(shí)間為2.5～3.5小時(shí)，結(jié)束步驟(2)，進(jìn) 入步驟(3)。

　　優(yōu)選地，在步驟(3)中，序批式反應(yīng)器內(nèi)的pH隨反應(yīng)的進(jìn)行而上升，當(dāng)反 應(yīng)結(jié)束時(shí)，pH轉(zhuǎn)為下降，因此當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到dpH/dt由正值變?yōu)?或負(fù)值時(shí)，在實(shí) 踐中，該條件出現(xiàn)所需的步驟(3)運(yùn)行時(shí)間為3～4小時(shí)，結(jié)束步驟(3)，進(jìn)入步 驟(4)。

　　優(yōu)選地，在步驟(4)中，序批式反應(yīng)器內(nèi)的ORP隨反應(yīng)的進(jìn)行而上升，當(dāng) 反應(yīng)結(jié)束時(shí)，ORP維持穩(wěn)定，因此當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到dORP/dt由正值變?yōu)?時(shí)，在實(shí)踐 中，該條件出現(xiàn)所需的步驟(4)運(yùn)行時(shí)間為1～2小時(shí)，結(jié)束步驟(4)，進(jìn)入步驟 (5)。

　　優(yōu)選地，在步驟(5)中，靜置沉淀后，排水管排出反應(yīng)器內(nèi)總水量質(zhì)量分 數(shù)62～68%的處理后的生活污水，排泥管排除反應(yīng)器內(nèi)污泥量質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～6.7%的 污泥。

　　優(yōu)選在保證低氧曝氣階段結(jié)束時(shí)反應(yīng)器內(nèi)硝態(tài)氮濃度與磷酸鹽濃度(以磷 計(jì))的比值為1.9～2.2的前提下，盡量提高低氧曝氣階段的同步硝化反硝化率，實(shí) 現(xiàn)氮的高效去除。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：1、通過(guò)低氧曝氣實(shí)現(xiàn)同步硝化反 硝化作用除氮，降低了曝氣能耗，同時(shí)減少了反應(yīng)時(shí)間;2、采用反硝化除磷技 術(shù)，避免了反硝化與生物除磷對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)，為低C/N值生活污水的處理提供了 技術(shù)方案;3、磷主要通過(guò)缺氧攪拌階段的反硝化除磷過(guò)程去除，減少了傳統(tǒng)好 氧吸磷過(guò)程所需的曝氣能耗。