[發明專利]基于A2/O工藝的同步脫氮除磷降藻處理系統及方法

有效

• 申請號: 201410526522.5
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104326619A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 吳睿;彭禹;洪超;陳丹;楊昉婧;李道進;沈明霞
• 申請（專利權）人: 環境保護部南京環境科學研究所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;劉翠

技術領域

本發明涉及水處理技術領域的一種脫氮除磷降藻處理方法，具體地，涉及一種基于A²/O工藝的同步脫氮除磷降藻處理系統及方法。

背景技術

水體富營養化(eutrophication)是指由于大量的氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機物產生的速度遠遠超過消耗速度，水體中有機物積蓄，破壞水生生態平衡的過程。與富營養化相伴隨的一個普遍現象就是浮游植物增多，尤其是那些具有浮力或運動能力的藻類，通常會過度生長，形成藻類的水華。大規模的藍藻水華降低了水資源利用效能，引起嚴重的生態破壞及巨大的經濟損失，而藍藻毒素的產生給公眾健康帶來極大隱患。

目前，藍藻水華的治理所采用的物理化學方法都存在較多的缺陷?；瘜W法是通過篩選和合成化學藥劑(統稱殺藻劑)來控制水中藻類的繁殖，有機溴殺藻劑、銅鹽(硫酸銅、氯化銅)、高錳酸鉀等是應用較多的殺藻劑?；瘜W除藻法能立桿見影，但它不可避免地將造成環境污染或破壞生態平衡，所產生的負面效應非常嚴重，且營養物質不能移出水體，耗藥量大，費時費力。物理法主要采取截流、疏浚、稀釋和污水分流等措施，物理法危害較化學方法小，但工程量龐大，耗費時間長，資金投入高，且操作困難，營養物質也不能移出水體。

A²/O工藝由厭/好氧除磷系統和缺氧/好氧脫氮系統相結合而成，是生物脫氮除磷的基礎工藝，可同時去除水中的BOD、氮和磷，如圖1所示。該工藝較其它同類型工藝具有水力停留時間短、無污泥膨脹、肥效高、運行費用低等特點。但該工藝中厭氧區居前，回流污泥中帶有大量的硝酸根，破壞厭氧環境，對厭氧區聚磷菌厭氧釋磷不利，前置反硝化調節池避免了該缺點，將10％左右進入水中的有機物進行反硝化去除硝態氮，降低厭氧釋磷的不利因素硝態氮。反硝化調節池改良A²/O工藝具有較好的同步脫氮除磷效果，且技術成熟，但對于進一步提升處理水平，技術存在較大的困難，且經濟上不可行，冬季運行處理效果差。

生物脫氮的核心過程是微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用是指氨在微生物作用下氧化為硝酸的過程，已有的研究顯示甲烷氧化菌可協同氨氧化菌氧化NH₄⁺，且甲烷氧化菌以CH₄作為能源和碳源；反硝化作用也稱脫氮作用，是指反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態氮(N₂)或一氧化二氮(N₂O)的過程，已有的研究顯示CH₄厭氧氧化是缺氧環境中重要的生化反應，NO₂^-或NO₃^-同樣可作為CH₄厭氧氧化的電子受體，用化學方程式可以表述為：

5CH₄+8NO₃^-+8H⁺→5CO₂+4N₂+14H₂O????????????????????(1)

(G°’＝-765kJ?mol^-1CH₄)

3CH₄+8NO₂^-+8H⁺→3CO₂+4N₂+10H₂O????????????????????(2)

(G°’＝-928kJ?mol^-1CH₄)

垃圾填埋氣(LFG)是填埋垃圾中可生物降解有機物在微生物作用下的產物，主要成分為甲烷(CH₄)45％～60％、二氧化碳(CO₂)40％～60％、氮氣(N₂)2％～5％、氧氣(O₂)0.1％～1.0％等。CH₄和CO₂作為兩種最重要的溫室氣體，是全球溫室氣體減排的主要對象。