[發明專利]一種強化反硝化除磷的雙膜雙循環污水處理工藝

有效

• 申請號: 201310728713.5
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103755025A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張傳義;袁麗梅;沈雪;王冰冰;夏彬;褚建松;張雁秋
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，尤其是一種強化低碳源城市污水反硝化除磷的雙膜雙循環水處理工藝。

背景技術

水體富營養化因具有嚴重的環境危害而受到廣泛的關注。水體富營養化會影響大氣的正常復氧水平，降低水體中溶解氧濃度，造成水生動物和魚類大量死亡，同時水生的藻類會產生生物毒素，也會引起水生生物和人畜中毒致病。而人為排放含營養物質（氮、磷）的工業廢水和生活污水是引起的水體富營養化的重要因素。提高污水處理廠的脫氮除磷效能是預防水體富營養化發生的有效措施之一，為了控制水體富營養化日益嚴重的趨勢，不少地區或國家相繼出臺了更加嚴格的污水氮磷排放標準。如我國近來實施的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)明確規定了總氮、總磷排放標準：TP≤0.5mg/L，TN≤8mg/L(一級A標準)。

傳統的生物除磷技術認為，脫氮過程和除磷過程都需要消耗碳源，即存在反硝化細菌與聚磷菌對碳源競爭的問題，與此同時我國城市污水中存在著有機物濃度越來越低，污水的碳氮、碳磷比持續下降的現象。傳統的污水處理工藝（如A²/O、改良A²/O、UCT、SBR等）具有一定的脫氮和除磷作用，但由于在脫氮和除磷工藝存在碳源競爭和泥齡差異的矛盾，除磷和脫氮相互制約，實際的運行效果并不理想，且存在占地面積較大、能源消耗較多，剩余污泥產量較大等弊端。

目前，反硝化脫氮除磷技術是污水生物處理技術研究的熱點。研究表明，自然界中存在著另一類反硝化除磷菌（Denitrifying?phosphate?Removal?Bacteria，DPB），反硝化除磷菌在缺氧條件下能夠以硝酸鹽和亞硝酸鹽作為最終電子受體，實現水中磷的過量吸收。反硝化除磷突破了傳統生物除磷工藝中厭氧釋磷、好氧吸磷的機理，解決了反硝化菌和聚磷菌之間的矛盾，尤其適用于高氮磷廢水及低碳源城市污水。與傳統工藝相比，反硝化除磷技術可節省50%的有機物（COD）消耗、降低約30%的曝氣能耗和50%的污泥產量，因此反硝化除磷被視為是一種“可持續污水脫氮除磷工藝”。

目前關于反硝化除磷的工藝研究主要單污泥系統和雙污泥系統兩種類型。

（1）單污泥系統反硝化除磷

序批式反應器（SBR）屬于典型的單污泥系統反硝化除磷工藝。該工藝采取序批式的運行方式，通過厭氧、缺氧和好氧的交替，使系統實現脫氮除磷的功能。但在SBR工藝的運行過程中，除磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥,不可避免地存在著硝化菌和除磷菌之間的泥齡競爭以及反硝化菌和除磷菌對有機物（碳源）的競爭,使除磷和硝化互相干擾，導致脫氮除磷效率難以進一步提高。

序批式生物膜反應器（SBBR）也屬于單污泥系統的一種變形工藝。該工藝是利用生物膜強化硝化效果而進行脫氮除磷的一種工藝。在生物膜上同時生長著硝化菌和反硝化聚磷菌，生物膜上有利于泥齡較長的硝化細菌的生長，從而提高了生物脫氮的效率。由于SBBR是在SBR的基礎上衍生出的一種工藝，因此也存在著SBR中的一些缺點。

（2）雙污泥系統反硝化除磷

雙污泥系統是將短程硝化細菌和反硝化聚磷菌獨立于上述兩個相同的反應器中生長，通過管路將兩個反應器連接，以實現上清液的回流。該工藝解決了SBR和SBBR工藝中除磷和脫氮過程中碳源競爭和泥齡不一致的問題。但雙污泥系統存在著反應器數量多、污泥管路復雜及操作繁瑣等弊端。

綜上所述，反硝化除磷技術在當今城市污水脫氮除磷方面具有明顯的優勢，發展潛力巨大。而目前關于反硝化除磷研究的工藝類型主要有單污泥系統和雙污泥系統。單污泥系統（SBR、SBBR）具有一定的反硝化除磷效能，但單污泥系統內多種種群因泥齡（SBR）差異以及對DO與營養需求的不同，不同微生物之間相互影響，引起反硝化除磷效能難以大幅度提高。雙污泥系統如A2N工藝、厭氧-好氧-缺氧多級反應器等可較好地實現了反硝化聚磷菌的富集。但雙污泥系統要經過多次沉淀和多級回流，雙污泥系統存在工藝流程復雜、操作不便、控制繁瑣等諸多不足之處，其反硝化除磷效能和穩定性有待進一步提高。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種強化反硝化除磷的雙膜雙循環污水處理工藝，通過在好氧池和厭/缺氧池內設置膜過濾單元，采取厭氧上清液和好氧硝化液同步膜過濾循環的運行方式，從而實現了在兩個反應器內同時進行好氧硝化和缺氧反硝化除磷過程。