专利名称：糖降解生物除磷脱氮工艺及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用微生物去除污水中磷、氮营养物的工艺方法及工艺系统。
磷是水体富营养化造成污染的首要因素。因此，采用适当的工艺方法和工艺系统去除污水中磷营养物是污水处理的重要课题，对于减少和防止环境污染有着重要意义。现有技术中去除污水中磷营养物的方法主要有两种，即化学法和生物法。化学法是最早采用的除磷方法，这种方法虽然可以有效地除磷，但却带来了处置大量化学污泥的难题，因此其使用范围受到一定的限制。生物法是本世纪70年代新发展起来的除磷方法，它是利用某些微生物的厌氧、好氧交替过程来实现除磷的。一般认为，某些微生物在厌氧条件下可将体内的聚磷水解成磷酸根而释放磷，释放出的能量供微生物吸收水中的有机物；而在好氧条件下，微生物则使体内吸收的有机物氧化，释放出的能量供微生物吸收液相中的磷再合成聚磷。而且，好氧时吸收的磷比厌氧时释放的磷更多。因此，将含高磷的微生物以剩余污泥的形式排出污水处理系统时，可以达到使污水除磷的目的。在微生物厌氧、好氧交替过程中，由于污水中的NO3在厌氧、缺氧时的反硝化也要消耗水中的有机物，因而对生物除磷形成干扰并直接影响生物除磷的效果。因此，脱氮也是生物除磷技术中的重点研究课题。在这方面已有很多的工艺流程，通过适当的硝化和反硝化可以去除水中的氮。总之，由于生物除磷法不存在处置大量化学污泥的难题，因而受到世界各国的普遍重视。
现有技术中，基于微生物厌氧、好氧交替过程的生物除磷工艺方法和工艺系统虽然有多种，但大致可以分为两类，即侧流生物除磷和主流生物除磷。在侧流生物除磷工艺系统中，厌氧放磷池设置在回流污泥线上；而在主流生物除磷工艺系统中，厌氧放磷池则设置在主水流线上。但是，无论是侧流除磷系统还是主流除磷系统，其实际的除磷效果都不够理想，有的甚至达不到预期的除磷效果。究其原因，很可能在于微生物厌氧放磷过程中聚磷水解供能机制的研究尚欠透彻。1987年，日本学者Mlon等人就曾提出，厌氧时供微生物吸收有机物的能量不一定是微生物体内聚磷水解释放的能量，而可以是通过微生物体内糖酵解途径提供的能量。虽然Mlno等人没有进一步研究细胞内外碳水化合物在生物除磷时的功能，但聚磷水解供能理论的不完善却是客观存在的。
本发明人经过多年研究证实，在厌氧条件下，微生物倾向于利用降解体内的糖提供能量维持生活，而不倾向于利用聚磷水解提供能量吸收有机物，只有当活性污泥中的含糖量降到10％以下时，微生物才会利用聚磷水解提供能量吸收有机物、同时释放磷。换句话说，活性污泥含糖量很高时，微生物虽然也可能吸收有机物，但不能除磷；只有当含糖量低于10％时，才能取得满意的除磷效果。由此可见，活性污泥和微生物体内含糖量的高低，将是决定生物除磷效果的关键因素。一般来说，微生物体内糖的降解只有在厌氧条件下才能发生在缺氧(有NO3-)时，微生物体内含糖量基本不变；而在好氧时，微生物体内合成积累糖。厌氧时，糖的降解又可分为快速和慢速两个过程。快速过程伴随着有机物的吸收和磷的释放；但含糖量远远高于10％时，聚磷并不水解或水解速度极慢，慢速过程是在微生物吸收足够的有机物、水中可利用的有机物耗尽之后进行的，其降解量随厌氧时间的增长而增加。微生物体内糖的合成积累和降解变化过程，为控制活性污泥含糖量，进而提高生物除磷效果提供了可能性。
本发明的目的即在于获得一种可有效降低活性污泥和微生物体内含糖量的生物除磷脱氮工艺方法和工艺系统，以提高生物除磷的效果。
为了实现上述目的，本发明在主流生物除磷工艺系统中增设一糖降解池，以使厌氧过程末端的含糖量降到10％以下。经过糖降解并充分吸收有机物的活性污泥经反硝化脱氮后，其体内吸收的有机物被部分利用，因此转入好氧池进行好氧吸磷时，微生物用体内吸收的有机物合成积累的糖量也不会过高。含糖量已受到控制的活性污泥回流到厌氧放磷时，可以保证正常的糖降解、有机物吸收和磷释放，从而提高生物除磷的效果。以下结合具体实施例对本发明糖降解生物除磷脱氮工艺及系统的技术特征作进一步的详细说明。
附
图1为本发明糖降解生物除磷脱氮工艺系统及工艺流程图。
参考附图1，本发明的工艺系统是由泥水接触分离池、糖降解池、填料硝化池、反硝化脱氮池、好氧池和最后沉淀池组成的自流系统。泥水接触分离池为带有污泥区的泥水沉降池，位于污水原水初沉池的下游，其主要作用是使污水原水与回流活性污泥接触并沉降分离，沉降后的污泥进入污泥区。糖降解池为污泥池，位于泥水接触分离池的下游并带有用于调节污泥流量的控制装置。糖降解池除单独设池外(糖降解池3)，还可以将泥水接触分离池污泥区扩大作为糖降解池(糖降解池1)，或者将填料硝化池扩充并与之分隔作为糖降解池(糖降解池2)，或者同时将扩大的泥水接触分离池和与填料硝化池互相分隔的填料硝化池扩充池作为糖降解池。填料硝化池为污水池，位于泥水接触分离池的下游，池中装填有生长着硝化菌生物膜的填料并安装有曝气充氧装置。其主要作用是对来自泥水接触分离池的上清液进行硝化处理。反硝化脱氮池为泥水混合池，位于糖降解池和填料硝化池的下游，池中装有搅拌器，其主要作用是使经过糖降解的活性污泥与硝化后含NO3-的出水混合进行反硝化。好氧池也是泥水混合池，位于反硝化脱氮池的下游，池中装有曝气充氧装置，好氧吸磷和去除剩余有机物即在此进行。最后沉淀池为带有污泥区的泥水沉降池，位于好氧池的下游，沉降分离后的活性污泥进入污泥区，回流污泥管线中装有泥浆泵。
本发明的工艺方法主要包括厌氧接触分离、糖降解、好氧硝化、缺氧反硝化、好氧吸磷和沉降分离等工艺；即首先使含磷氮营养物的污水原水与回流活性污泥在厌氧条件下接触并沉降分离；沉降分离后的污水上清液在好氧条件下进行硝化，沉降分离后的污泥则在厌氧条件下经糖降解后与硝化后的污水混合并在缺氧条件下进行反硝化；反硝化污泥水在好氧条件下吸磷后进行沉降分离，沉降后的上清液即为已去除磷氮营养物的出水，沉降分离后的一部分含高磷污泥回流与污水原水重复接触，其余含高磷污泥以剩余污泥形式排出处理系统。其具体工艺过程如下1、厌氧接触分离来自污水原水初沉池的含有磷氮营养物的污水原水和含聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的回流活性污泥同时送入泥水接触分离池相互接触，在厌氧条件下，污水中70％以上的有机物被活性污泥快速吸收，同时，微生物体内的糖快速降解。由于回流活性污泥中的含糖量已受到控制，故微生物将同时释放磷。微生物释放出的磷进入泥水分离后的上清液，泥水分离后的污泥则进入泥水接触分离池污泥区进一步糖降解和释放磷。
2、糖降解进入泥水接触分离池污泥区的污泥送入糖降解池并在厌氧条件下进一步糖降解。通过控制装置可调节糖降解池的污泥流量和污泥在糖降解池内的停留时间，从而使活性污泥含糖量在厌氧过程的末端降低到10％以下。
3、好氧硝化泥水接触分离池上清液送入填料硝化池并在好氧条件下由填料硝化菌生物膜进行硝化，污水中的氨氮(NH4/NH3)变成NO3-。由于上清液中的有机物绝大部分也被活性污泥吸收，所以很适合硝化菌硝化，硝化速度很快，因此池容可以减小。
4、缺氧反硝化经过糖降解的活性污泥和硝化后含NH3的污水同时送人反硝化脱氮池混合并在缺氧条件下进行反硝化，NO3-变成N2而跑入大气(脱氮)。在反硝化过程中，反硝化菌利用的有机物并不是污水中的有机物，而是在厌氧过程中体内吸收积累的有机物。因此，不仅反硝化速度可以加快，而且可最大限度地限制下一步好氧过程中糖的大量合成，有利于厌氧时释放磷。
5、好氧吸磷将反硝化脱氮后的泥水混合液送入好氧池，在好氧条件下，微生物将代谢体内吸收的未被降解的有机物，并吸收磷合成聚磷。同时，微生物还将合成一定数量的糖、供回流到泥水接触分离池后降解体内糖、吸收有机物和释放磷。在此过程中，由于微生物体内合成的糖是从厌氧时吸收积累的有机物转化而来的。而厌氧时吸收积累的一部分有机物已在反硝化脱氮过程中被反硝化菌所利用，因此，微生物体内合成的糖将受到限制。
6、沉降分离将好氧吸磷后的污泥水送入最后沉淀池并在此沉降分离，分离后的上清液即为已去除磷氮营养物的出水，分离后的大部分含高磷活性污泥利用泥浆泵送回泥水接触分离池与污水原水重复接触，其余部分以剩余污泥形式排出处理系统。
本发明工艺系统简单，工艺流程巧妙，可有效地控制微生物体内和活性污泥中糖的合成积累和降解变化，从而显著提高生物除磷脱氮的效果，除磷率可达90％以上。而且，由于厌氧过程已去除绝大部分有机物，好氧过程中曝气充氧能耗可以大大减少，池容也可相应减小。因此，本发明特别适于对污水进行除磷脱氮处理。
权利要求
1.一种利用微生物去除污水中磷、氮营养物的糖降解生物除磷脱氮工艺方法，其特征在于包括厌氧接触分离、糖降解、好氧硝化、缺氧反硝化、好氧吸磷和沉降分离等工序；即首先使含磷氮营养物的污水原水与含有聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的回流活性污泥在厌氧条件下进行接触并沉降分离；沉降分离后的污水上清液在好氧条件下进行硝化，沉降分离后的污泥则在厌氧条件下经糖降解后与硝化后的污水混合并在缺氧条件下进行反硝化；反硝化后的污泥在好氧条件下吸收水中磷和残余有机物后进行沉降分离，沉降分离后的上清液即为已去除磷氮营养物的出水，沉降分离后的大部分含高磷污泥回流与污水原水重复接触，其余含高磷污泥作为剩余污泥排出。
2.一种专用于权利要求1所述的糖降解生物除磷脱氮工艺方法的工艺系统，其特征在于由泥水接触分离池、糖降解池、填料硝化池、反硝化脱氮池、好氧池和最后沉淀池组成，所述泥水接触分离池为带有污泥区的泥水沉降池，位于污水原水初沉池的下游；所述糖降解池为污泥池，位于泥水接触分离池的下游并带有用于调节污泥流量的控制装置；所述填料硝化池为污水池，位于泥水接触分离池的下游，池中装填有生长着硝化菌生物膜的填料并安装有曝气充氧装置；所述反硝化脱氮池为泥水混合池，位于糖降解池和填料硝化池的下游，池中装有搅拌器；所述好氧池为泥水混合池，位于反硝化脱氮池的下游，池中装有曝气充氧装置；所述最后沉淀池为带有污泥区的泥水沉降池，位于好氧池的下游，其回流污泥管线中装有泥浆泵。
3.根据权利要求2的所述的工艺系统，其特征在于所述糖降解池为扩大的泥水接触分离池污泥区。
4.根据权利要求2所述的工艺系统，其特征在于所述糖降解池为填料硝化池扩充池并与填料硝化池互相分隔。
5.根据权利要求2所述的工艺系统，其特征在于所述糖降解池为扩大的泥水接触分离池污泥区和与填料硝化池互相分隔的填料硝化池扩充池。
全文摘要
糖降解生物除磷脱氮工艺及系统涉及一种利用微生物去除污水中磷氮营养物的工艺方法及工艺系统,其工艺包括厌氧接触分离、糖降解、好氧硝化、缺氧反硝化、好氧吸磷和沉降分离等工序,即先使污水原水与回流活性污泥厌氧接触并沉降分离,分离后的污水和污泥分别经好氧硝化和厌氧糖降解后混合并进行缺氧反硝化和好氧吸磷,最后沉降分离,分离后的上清液即为已除磷氮营养物的出水,分离后的大部分含高磷污泥回流,剩余污泥排出工艺系统。
文档编号C02F3/10GK1169964SQ9610676
公开日1998年1月14日 申请日期1996年7月5日 优先权日1996年7月5日
发明者刘延华, 杨造燕 申请人:杨造燕, 刘延华