[发明专利]一种污水强化生物除磷过程聚磷菌富集优化的方法和提高污水强化生物除磷过程性能的方法

说明书

本发明提供一种对污水强化生物除磷过程聚磷菌富集的设计和/或运行进行优化的方法，该方法使用改良活性污泥模型，该改良活性污泥模型包括聚磷菌‑聚糖菌竞争模块以及分阶段的细胞维护‑细胞凋亡。另外，本发明还提供一种提高污水强化生物除磷过程性能的方法，其使污水生物强化除磷过程中对于进水中碳源依赖程度减少并且使聚磷菌得以富集。

技术领域

本发明涉及污水除磷技术，具体来讲，涉及一种污水强化生物除磷技术，特别是延长厌氧条件下的污水强化生物除磷技术，以及对污水强化生物除磷过程聚磷菌富集的设计和/或运行进行优化的方法，提高污水强化生物除磷过程性能的方法。

背景技术

随着近年来对于污水中含有磷的更高水平处理的需求，更可靠和更好的优化除磷方法的出现被广泛期待。与传统的化学除磷(使用铁盐、铝盐或氢氧化钙等化学物质与含磷化合物进行反应进行除磷的技术)相比，强化生物除磷过程，即利用污水处理中微生物通过过量吸收超过自身代谢所需要的磷元素而以积累磷为细胞内聚合磷的方式完成的除磷，被认为是一种具有经济和环境优势的潜在高效方法。但是，在实践中，存在如下技术问题：许多强化生物除磷设施的表现不稳定，除磷的表现受进水条件影响大。强化生物除磷方法由于其运作不稳定通常需要备用化学品(standby chemicals)来保障其获得可靠和一致的出水达标性能，而经常地添加通过商业购买的碳源或现场初级污泥发酵的外部碳会增加成本并增加过程中的碳足迹，并且并非在所有情况下初级污泥发酵都是可行的，特别是对于没有初级处理的设施。越来越多的设施面临较低的磷排放许可限制。如果没有一致有效的强化生物除磷过程性能，这些设施被迫越来越依赖化学磷去除，这显着增加了化学品使用的成本和不良环境影响。

发明内容

越来越多的设施面临较低的磷排放许可限制。具有稳定、有效的性能，不依赖于商业化学碳源的强化生物除磷过程的开发受到迫切期待。

在对强化生物除磷工艺进行改进的新型旁流强化生物除磷工艺(旁流强化生物除磷过程)中，包括有旁流式厌氧生物污泥水解和发酵反应器；旁流强化生物除磷工艺(旁流强化生物除磷过程)可以消除外部添加碳的需求并最大限度地减少化学品的使用。其对污水进水的依赖程度低并可提高强化生物除磷过程工艺稳定性，被认为具有潜在优势。旁流强化生物除磷过程的其他优点包括：建筑和运行成本低，设计灵活，可以在多种现有水资源回收设施中实施的多种工艺配置；减少对污水进水特性和碳源的依赖；使进水碳源更多用于反硝化从而帮助除氮；与初级污泥发酵相比较少的气味，不需要初级澄清池。但是，因旁流强化生物除磷过程过程的基本机理尚未被阐明，对于基本机理的关键空白妨碍了该过程的更广泛应用，造成无法对该工艺进行有效设计和操作标准的制定。

在污水生物除磷系统性能优化中,数学建模(数学模型)的使用在指导设计和优化污水处理性能方面发挥着越来越重要的作用。目前在实践中被经常使用的数学模型通常在新型强化生物除磷工艺，特别是具有大量无氧区域的旁流强化生物除磷工艺(旁流强化生物除磷过程)中会因低估其性能而失败。旁流强化生物除磷过程的性能往往无法被充分预测，特别是当使用默认模型化学计量和动力学参数时。因此迫切需要开发这样一个可用于强化生物除磷工艺性能预测的改良模型，并用其来进行污水旁流生物除磷系统性能的优化。

本发明人基于上述技术情况进行了锐意研究，深入研究阐明了延长厌氧条件下强化生物除磷过程。特别是具有延长厌氧区域生物除磷过程，尤其是旁流强化生物除磷过程的基本机理，并开发了新的改良污泥模型，以及使用该改良污泥模型对污水旁流生物除磷系统性能优化的方法。以及应用了改机理的一种提高污水强化生物除磷过程性能的方法。

一种对污水强化生物除磷过程的设计和/或运行进行优化的方法，其特征在于：使用改良活性污泥模型，该改良活性污泥模型包括聚磷菌-聚糖菌竞争模块，该聚磷菌-聚糖菌竞争模块中包含了分阶段的细胞维护-细胞凋亡。

上述方法中，还可以是：上述污水强化生物除磷过程是处于延长厌氧条件下的污水强化生物除磷过程，上述改良活性污泥模型是基于延长厌氧状况下生物除磷过程中微生物种群间竞争机理的模型的。