[发明专利]一体化PD/A耦合反硝化除磷快速启动实现城市生活污水脱氮除磷的装置与方法

说明书

一体化PD/A耦合反硝化除磷快速启动实现城市生活污水脱氮除磷的装置与方法属于城市污水生物处理领域。首先城市生活污水进入SBR反应器，反硝化聚磷菌利用其中的碳源进行厌氧释磷反应，将外碳源储存为内碳源；其次硝酸盐废水泵入SBR反应器，短程反硝化菌利用碳源将NOsubgt;3/subgt;supgt;‑/supgt;还原为NOsubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;，厌氧氨氧化菌将污水中NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;和NOsubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;同步去除。反硝化聚磷菌利用一部分NOsubgt;3/subgt;supgt;‑/supgt;和NOsubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;作为电子受体进行反硝化吸磷，将污水中POsubgt;4/subgt;supgt;3‑/supgt;去除。本方法通过简便的常温厌氧、好氧、缺氧的方式，实现在一体化反应器中短程反硝化‑厌氧氨氧化耦合反硝化除磷的快速启动与稳定运行。通过上述方法对废水进行深度脱氮除磷，可节省曝气能耗，减少外部碳源投加，减少COsubgt;2/subgt;和Nsubgt;2/subgt;O的排放，具有节能降耗，绿色环保的特点。

技术领域

本研究涉及一体化短程反硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化除磷快速启动实现城市生活污水和硝酸盐废水同步脱氮除磷的装置与方法，属于城市污水生物处理领域。

背景技术

随着经济社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，城市化现象也随之增长。城市生活污水中含有较多的氮、磷等污染物，排放入自然水体中会导致水生生态环境的恶化、水体发黑发臭并且产生水体富营养化的现象，给水环境带来严重威胁。随着排放标准的日益严苛，对于城市污水处理厂，深度脱氮除磷并达标排放仍是一大难题。传统的生物脱氮除磷工艺，存在硝化细菌增殖速率慢且难以维持较高生物浓度，系统总水力停留时间较长，有机负荷较低等问题。而对于C/N较低的城市生活污水，必须添加外碳源进行生物脱氮，出水中的剩余有机物，还需要进行再曝气处理等问题，增加了基建投资，动力消耗和处理运行费用。反硝化除磷、短程硝化、短程反硝化和厌氧氨氧化技术耦合等新型生物脱氮除磷工艺的出现，在降低能耗的同时，减少了污泥和温室气体的产量，为实现绿色经济发展做出了重要贡献。

与传统硝化-反硝化脱氮工艺相比，短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术可以更加有效利用城市污水中的碳源和硝酸盐废水中的氮源，节省曝气能耗和有机碳源、降低污泥产量，被认为是非常具有发展前景的实现低碳氮比污水深度处理的生物脱氮技术。反硝化除磷工艺(DPR)是指反硝化聚磷菌(DPAOs)在厌氧条件下分解胞内聚磷酸盐和糖原(Gly)提供能量和电子，并同时吸收有机物合成聚β-羟基烷链酸(PHA)储存于体内；而在缺氧条件下其以NO₃^--N和NO₂^--N为电子受体氧化体内的PHA产生能量进行过量吸收磷酸盐合成胞内聚磷酸盐，并伴随着Gly的合成，最终达到污水除磷目的。但目前，有关PDA工艺与DPR工艺一体化耦合用于同时处理城市污水和含硝酸盐废水，并实现稳定亚硝积累和高效磷去除的研究还鲜见报道。

城市污水中氨氮质量浓度较低，水质波动较大，且生物除磷系统需要定期去除富含磷的污泥，导致厌氧氨氧化菌易流失。传统水厂污泥中聚磷菌大多为好氧吸磷，反硝化聚磷菌需要通过驯化来进行富集和培养。所以如何有效实现厌氧氨氧化菌的持留与富集以及同步驯化富集反硝化聚磷菌是使工艺快速启动并实现稳定脱氮除磷的重要问题。本发明利用生物膜工艺与絮体污泥相结合的模式，使厌氧氨氧化微生物在载体上附着生长，使之与除磷污泥分离开来，既能通过定期排泥达到生物除磷的目的，又保证了厌氧氨氧化菌的有效持留和富集。通过先厌氧/好氧/缺氧模式迅速同时富集聚磷菌和反硝化聚磷菌，再通过厌氧/缺氧模式将聚磷菌全部驯化为反硝化聚磷菌。本发明利用PDA与反硝化除磷相结合的工艺，利用城市污水中的碳源和少量曝气，在一体化的反应器中实现了稳定高效的生物脱氮除磷性能。本发明采用的方法简便易操作，脱氮除磷效率高，碳源需求量少，能耗较低，是一种经济、高效的废水处理工艺，具有较大的潜力，可广泛应用于城市污水处理厂城镇污水处理系统中。

发明内容