一种全生物除磷AOO工艺的启动方法与流程

本发明属于城市污水处理与资源化领域，涉及一种全生物除磷aoo工艺的启动方法。

背景技术：

氮、磷是引起湖泊富营养化的主要因素，我国目前污水处理的主要目标还是cod，对于氮、磷的去除重视不够，小区实际生活污水中氨氮浓度在50～70mg/l，磷浓度在6～7mg/l，由于硝化细菌和好氧聚磷菌污泥龄不同，污水中cod有限等原因，氮、磷的去除不能够兼顾。污水厂通常采用生物脱氮，除磷为生物+化学辅助的方式，这就造成污水处理成本的增加，而且投加的化学药剂会对活性污泥产生长久影响，增加出水中金属含量，后续加氯消毒又会产生未知化学物质。

20世纪50年代末60年代初，srinath等人在污水处理厂的生产性运行中观察到活性污泥的生物超量除磷现象，通过70年代所开展的研究工作才弄清了实现生物除磷所需的运行条件，并有意识地将其工程化，设计并建成了生产性污水生物除磷工程，工艺是厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺。厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺采用好氧聚磷菌，通过厌氧释磷，好氧过量吸磷的方式，富集水体中的磷贮存在生物体内，最后通过排泥去除。

到目前为止，国内外已经建成多座厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺污水处理厂，但是厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺在处理城市生活污水方面存在几点问题：

1)启动缓慢；

常规厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺启动时间通常是30天～60天。

2)低负荷下系统难以稳定运行；

城市生活污水是居民日常生活产生的污染废水，其水质特点是低负荷，一般为0.5codg/g，可生化性高。

低负荷0.5codg/g条件下，ao连续流生物除磷工艺污泥易膨胀难以稳定。

3)低温下系统无法启动和运行；

不同的温度对活性污泥微生物的代谢生长影响较大，低温14℃以下厌氧发酵细菌活性较低，其分解产生的挥发性脂肪酸浓度较低难以满足生物除磷中聚磷菌的生长需要。3～4月及10～11月温度波动较为快速，厌氧好氧ao连续流生物除磷反应器经常由于温度的快速变化而发生膨胀。4～10月常温状态下，厌氧好氧ao连续流生物除磷反应器经常由于低负荷及丝硫菌的积累，运行3个月左右即发生污泥膨胀，难以稳定。

以上的问题制约了厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺在城市生活污水处理方面的应用。

20世纪90年代发明了反硝化除磷工艺(a²o和a²n工艺)，解决了污泥易于膨胀的难题，是目前城市污水处理厂应用较为广泛的一种连续流除磷工艺，在处理城市生活污水方面已经替代了传统的厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺，但反硝化生物除磷工艺存在如下问题：

1)单污泥厌氧缺氧好氧a²o连续流反硝化生物除磷工艺，对进水氮、磷比例要求较为严格，并需要辅助化学除磷；

2)双污泥厌氧缺氧除磷-厌氧好氧脱氮a²n连续流双污泥系统，工艺程序复杂，需要分别启动再组合，对进水氮、磷比例要求较为严格，并需要辅助化学除磷；

常规厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺的启动采用厌氧好氧连续流运行，在启动初期需要接种具有除磷功能的污泥驯化富集后，正常启动时间是30天～60天。

常规厌氧缺氧好氧a2o连续流生物除磷工艺的启动需要分别启动厌氧缺氧生物除磷功能及厌氧好氧生物脱氮功能，两功能启动成功后组合，常规厌氧缺氧好氧a2o连续流生物除磷工艺的启动时间是30天～60天。

技术实现要素：

要解决的技术问题：提供一种全生物除磷aoo工艺的启动方法，是对传统厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺的升级，在针对低负荷0.5codg/g的城市生活污水处理上7天内即能够实现快速启动，且不需要辅助化学除磷。

技术方案：一种全生物除磷aoo工艺的启动方法，包括以下步骤：

第一步：启动前的驯化富集阶段，包括：

(1)污泥厌氧接触：将接种的污泥，投入1200l反应器中，引入1/3体积的实际生活污水，厌氧接触20～24h，所述污泥为常规污水厂的剩余污泥或成熟的具有生物除磷的活性污泥；所述常规污水厂的剩余污泥颜色为土黄色，除磷活性<10％，该污泥需要全过程驯化阶段，驯化培养时间为8d；所述成熟的具有生物除磷的活性污泥颜色为灰色絮体，除磷活性40％～70％，该污泥不需要经过第一步的步骤(1)和(2)，可直接进入步骤(3)，驯化培养时间为5d；

此步骤目的在于：常规污水厂的剩余污泥属于过氧化状态，生物周期中处于衰减区，且含有较多的硝化细菌，通过厌氧接触，污水中的有机物吸附在污泥颗粒的外面，且激活一部分兼性厌氧好氧细菌的厌氧功能，促使这类兼性厌氧好氧细菌能够厌氧吸收充足的碳源；

(2)污泥好氧高曝气驯化：进行30～36h的高曝气驯化，溶解氧浓度＞2mg/l，经过此步骤污泥颜色由土黄色转变为红色；

此步骤目的在于：

1)促使污泥中好氧微生物利用外部碳源，增加活性污泥浓度；

2)再通过延时曝气，过度消耗污泥中兼性微生物细胞内部碳源，促使好氧污泥及兼性好氧污泥均处于饥饿状态；

(3)污泥量放大及最佳曝气量寻找阶段：向盛有驯化后污泥的反应器内注满实际生活污水，采用厌氧好氧内回流循环，提高溶解氧浓度，好氧段溶解氧浓度控制在2mg/l，根据反应器中溶解氧的消耗情况，寻找最佳总曝气量；

此步骤目的在于：

1)富集污泥浓度；

2)通过控制溶解氧浓度，寻找最佳总曝气量；

(4)此时污泥浓度大幅增加，在低温14～18℃下反应器内污泥浓度达到5000mg/l～8000mg/l或在常温下20～25℃反应器污泥浓度达到2000mg/l～3000mg/l，即可认为此阶段完成，此阶段运行时间为5d；第二步：启动阶段：

(1)进入反应器，反应器分别设置厌氧段，好氧首段，好氧中段和好氧末段，厌氧段水力停留时间同传统ao工艺一致(厌氧好氧工艺法)一致，为0.7-1h；

(2)在好氧首段控制溶解氧浓度在0.3～0.7mg/l，水力停留时间0.7～1h，好氧中段及末段溶解氧浓度在1.0～1.6mg/l，水力停留时间1.5～2h，污泥龄常温20～25℃工况为5～6d，污泥龄低温14～18℃工况为6～7d，控制回流比50％～60％。

按上述指标对系统进行控制，系统最长连续运行7天除磷活性即可达到75％以上，全生物除磷aoo工艺启动成功。

有益效果：

1、系统启动快速：全生物除磷aoo工艺最长7天即可启动成功，而传统的厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺需30～60天方可启动成功。

2、启动成功率高，运行稳定：传统的厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺在低温14～18℃低负荷0.5codg/g条件下难以启动，在常温20～25℃低负荷0.5codg/g条件下启动成功后，受暴雨、负荷冲击等因素影响系统也易崩溃；采用全生物除磷aoo工艺的启动方法在以上条件下均能实现启动并运行稳定。

3、节约曝气量：传统厌氧好氧ao连续流生物除磷工艺要求曝气段溶解氧浓度不能低于2mg/l，才能实现稳定运行；全生物除磷aoo工艺的好氧首段溶解氧浓度控制在0.3～0.7mg/l，后段溶解氧浓度根据处理水质的要求可控制在0.7～1.6mg/l，即能实现稳定的运行，平均溶解氧浓度在1mg/l。

4、传统工艺相对于全生物除磷aoo工艺启动需要较长时间的主要原因是：在系统启动过程中，不能选择性的富集污泥中聚磷菌的含量。聚磷菌需要通过控制污泥龄进行选择性的筛选，通常需要2～3个污泥龄才能具备启动条件，同时在2～3个污泥龄时间段中，随着污泥浓度的不断降低，系统还易发生污泥膨胀导致崩溃，这也是常规厌氧好氧ao连续流除磷工艺在低负荷0.5codg/g条件下难以启动的问题关键所在。全生物除磷aoo工艺的启动方法，改变了聚磷菌的选择机制，在好氧首段基本上完成了限氧选择性富集聚磷菌，减少了启动的时间。

附图说明

图1为全生物除磷aoo工艺反应器实验装置

图中：1、搅拌器；2、进水口；3、回流管；4、检测设备ph计；5、检测设备orp计；6、溶解氧仪；7、检测设备污泥浓度计；8、溢流口；9、厌氧段；10、好氧首段；11、好氧中段；12、好氧末段；13、沉淀池。

具体实施方式

试验以某小区生活污水为基础用水，具体水质如下：cod＝300～400mg/l，nh4+-n＝55～85mg/l，no2--n≤0.25mg/l，no3--n≤1.5mg/l，tp＝6～7mg/l，ph＝7.0～8.5。

实施例1

如图1所示：反应器形式为连续流折流板ao反应器，分别设置搅拌器1、进水口2、回流管3、检测设备ph计4、检测设备orp计5、溶解氧仪6、检测设备污泥浓度计7、溢流口8、厌氧段9、好氧首段10、好氧中段11、好氧末段12、沉淀池13；厌氧段设置搅拌器；厌氧段，好氧首段，好氧中段，好氧末段底部均设置微孔曝气头，并通过气体流量计控制曝气量。

厌氧段体积:反应器总体积为1:3.3；好氧首段体积:好氧段总体积比为1:3.3。

反应温度低温(14～18℃)，首先在连续流折流板ao反应器中接种污水厂取回的活性污泥，污泥的初始磷去除率仅有10％，以实际生活污水驯化。

一种全生物除磷aoo工艺的启动方法，包括以下步骤：

第一步：启动前的驯化富集阶段，包括：

(1)污泥厌氧接触：接种常规活性污泥污水厂的剩余污泥，污泥颜色土黄色，除磷活性<10％，污泥浓度3000mg/l，接种体积60l，投入2m³反应器中，引入1/3体积的实际生活污水，厌氧接触24h；

(2)污泥好氧高曝气驯化：经过24h的厌氧接触，污染物已经充分包裹污泥中絮体表面，此时进行33h的高曝气驯化，溶解氧浓度＞2mg/l，经过此步骤污泥颜色由土黄色转变为红色；

(3)污泥量放大及最佳曝气量寻找阶段：向盛有驯化后污泥的反应器内注满实际生活污水，采用厌氧好氧内回流循环，提高溶解氧浓度，好氧段溶解氧浓度控制在2mg/l，以后开始厌氧好氧连续流运行，进水流量为200l/h，污泥负荷为0.4，回流比为50％，此阶段不排泥，曝气方式采用渐减曝气方式，曝气量总和为30ml/min，好氧首段曝气15mg/l，好氧中段曝气9ml/min，好氧末段曝气6ml/min，好氧首段溶解氧浓度为3mg/l，此时出水清澈，污泥沉淀性较好，污泥体积指数(svi)为55ml/g，除磷效果仅有20％，厌氧段有微量释磷，好氧吸磷较差；

(4)此时污泥浓度大幅增加，反应器内污泥浓度达到5000mg/l～7000mg/l，即可认为此阶段成功，此阶段运行时间为5天，此阶段污泥颜色由红色转为土灰色；

二沉池可能出现反硝化浮泥现象，此时降低曝气量总和至25ml/min，好氧首段曝气量为10ml/min，好氧中段曝气量为9ml/min，好氧末段曝气量为6ml/min，运行至第5天，如果二沉池内污泥浓度高于9000mg/l，可能出现2次释磷现象，此时可通过快速排泥方式解决，每3小时排泥60l共计排泥240l快速降低反应器内污泥浓度。第二步：启动阶段：

污泥负荷0.5codg/g，进水流量为150l/h，回流比60％，污泥龄7.69天，曝气总量稳定在22ml/min；

(1)进入反应器，反应器分别设置厌氧段，好氧首段，好氧中段和好氧末段，厌氧段水力停留时间同传统ao工艺一致，为0.7h；

(2)在好氧段，各段曝气分配为好氧首段8ml/min，好氧中段8ml/min，好氧末端6ml/min；首段控制溶解氧浓度在0.5mg/l，水力停留时间0.8h，好氧中段及末段溶解氧浓度在1.3mg/l，水力停留时间1.8h，连续运行7天，svi为稳定在90～100ml/g，污泥浓度稳定在4300mg/l，回流污泥浓度稳定在7000～8000mg/l。

除磷效果提升到75％～90％，运行至第7天，出水磷浓度已小于1mg/l，达到aoo全生物除磷工艺7天内快速启动。

实施例2

进水水质及反应器形式同上。

反应温度常温(20～25℃)，首先在连续流折流板ao反应器中接种接种污泥除磷活性40％～75％，接种体积60l，污泥浓度1500mg/l。

一种全生物除磷aoo工艺的启动方法，包括以下步骤：

第一步：启动前的驯化富集阶段，包括：

(1)污泥量放大及最佳曝气量寻找阶段：向盛有驯化后污泥的反应器内注满实际生活污水，采用厌氧好氧内回流循环，控制容积负荷2g/l，总曝气量30ml/min，各段溶解氧浓度控制在2mg/l～4mg/l，反应器内污泥浓度增加到2000mg/l以后开始连续进水厌氧好氧运行，不排泥，进水流量控制为150～200l/h，污泥负荷控制在0.5～0.7codg/g；

(2)5天内反应器污泥浓度增加到3500～4000mg/l，回流比为30％～50％，此时认为污泥已经驯化富集成功；

第二步：启动阶段：

污泥负荷0.5codg/g，进水流量为150l/h，回流比50％，污泥龄3.5-5.77天，曝气总量稳定在22ml/min；

(1)进入反应器，反应器分别设置厌氧段，好氧首段，好氧中段和好氧末段，厌氧段水力停留时间同传统ao工艺一致，为1h；

(2)在好氧段，各段曝气分配为好氧首段8ml/min，好氧中段8ml/min，好氧末端6ml/min；首段控制溶解氧浓度在0.5mg/l，水力停留时间0.8h，好氧中段及末段溶解氧浓度在1.3mg/l，水力停留时间1.8h，连续运行7天，svi为稳定在90～100ml/g，污泥浓度稳定在1700mg/l，回流污泥浓度稳定在3000～4500mg/l。

除磷效果提升到75％～90％，运行至第7天，出水磷浓度已小于1mg/l，达到aoo全生物除磷工艺7天内快速启动。