專利名稱：一種新型序批式反應器污水處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用序批式反應器去除高濃度低碳源污水中有機污染物和無機營養(yǎng)污染物的污水處理新方法。
背景技術：
序批式反應器是一種將反應過程與固液分離過程集成在同一反應器中完成的一種廣泛應用于污水生物處理的系統(tǒng)。目前的序批式生物反應器廣泛應用于廢水生物處理，可有效地去除廢水中的有機污染物和氮、磷無機污染物。在序批式反應器中可較容易形成好氧、缺氧和厭氧的環(huán)境條件，實現(xiàn)有機物的氧化、硝化、反硝化和生物除磷。進行硝化作用的硝化菌屬于自養(yǎng)化能細菌，與異養(yǎng)微生物相比生長緩慢，因此污水處理系統(tǒng)需要維持較長的污泥齡，才能夠使反應器中有足夠數(shù)量的硝化微生物。生物除磷是通過聚磷微生物對磷的超量攝取使其從污水中轉移到污泥細胞中，通過排放剩余污泥方式實現(xiàn)系統(tǒng)中磷的去除，因此，系統(tǒng)排放污泥的周期不宜過長也就是污泥齡應當比較短。生物硝化和生物除磷對污泥齡的要求存在矛盾，現(xiàn)在的解決方法是將系統(tǒng)污泥齡維持在兩者的要求之間，但硝化過程和生物除磷過程都未達到最佳的優(yōu)化狀態(tài)。本發(fā)明就是在提出一種新型序批式生物膜-活性污泥污水處理方法，通過反應器構造的改進和系統(tǒng)操作條件的調(diào)整將兩類微生物的污泥齡相分離分別進行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的新型序批式反應器污水處理方法是在序批式活性污泥反應器中引入輕水球形填料，通過調(diào)整反應器的進水方式和曝氣方式，將異養(yǎng)微生物、聚磷微生物、反硝化微生物與硝化微生物的污泥齡相分離，通過同步硝化反硝化及反硝化聚磷等過程，高效去除高濃度低碳源污水中有機污染物、含氮污染物和含磷污染物。
本發(fā)明的新型序批式反應器污水處理方法，運行過程包括厭氧進水階段、好氧反應階段、靜置分離階段和排水階段，其特征在于沒有常規(guī)序批式反應器的混合階段；在序批式活性污泥反應器中添加輕水填料，為生物膜的生長提供附著介質(zhì)；通過進水方式和曝氣方式的調(diào)整，使化能異養(yǎng)微生物、聚磷菌和反硝化菌優(yōu)先生長于活性污泥中，而使硝化菌以生物膜的形式附著在輕水填料上；通過固液分離方式的控制使生物硝化過程和生物除磷過程的污泥齡分離控制得以實現(xiàn)。
本發(fā)明的新型序批式反應器污水處理方法，(1)在傳統(tǒng)的序批式活性污泥系統(tǒng)中引入輕水填料，形成生物膜-活性污泥集成反應器，為不同種類微生物污泥齡相分離提供條件，使反應器中異養(yǎng)微生物、聚磷菌和反硝化菌處于懸浮生長狀態(tài)，而硝化微生物處于附著生長狀態(tài)；(2)用靜止進水階段取代了傳統(tǒng)序批式反應器除磷脫氮過程的進水和厭氧兩個階段；(3)通過控制進水方式使聚磷微生物能夠接觸到污水中易降解有機物，同時生物膜上生長的硝化菌不能接觸到進水中的有機物，而只能接觸到污水中的氨氮；(4)在好氧階段通過溶解氧濃度控制形成同步硝化反硝化以及反硝化聚磷過程；(5)在靜置階段懸浮生長的活性污泥沉淀下來，而輕水填料上浮，使硝化菌和聚磷微生物相分離，再通過控制污泥排放和填料脫膜分別調(diào)整兩種微生物的污泥齡，實現(xiàn)污泥齡的分離控制。綜上所述，這種新型序批式反應器污水處理方法通過反應器構造的改進和系統(tǒng)操作條件的調(diào)整，將兩類微生物的污泥齡相分離分別進行控制，解決了序批式反應器污水處理中不同微生物對污泥齡要求之間的矛盾，同時也節(jié)省處理時間，使微生物除磷脫氮過程在合理優(yōu)化的條件下順利進行，為經(jīng)濟高效污水處理提供了一種有益的新方案。


如附圖所示，為本方法發(fā)明四個運行過程對應序批式活性污泥反應器的縱剖面示意圖。
圖1所示為本發(fā)明新型序批式反應器污水處理方法的進水階段示意圖；圖2所示為本發(fā)明新型序批式反應器污水處理方法的反應階段示意圖；圖3所示為本發(fā)明新型序批式反應器污水處理方法的分離階段示意圖；圖4所示為本發(fā)明新型序批式反應器污水處理方法的排水階段示意圖。
附圖標記的說明1為附著生物膜的輕水填料，2為污水，3為活性污泥，4為處理水，5為剩余污泥排放，6為處理水排放。
具體實施例方式
在序批式活性污泥反應器中添加占反應器體積比10～20％，粒徑0.1cm比重為0.98的輕水填料，輕水填料為生物膜的生長提供附著介質(zhì)，從而形成序批式生物膜-活性污泥集成反應器。由于采用比重小于水的輕水填料為不同種類微生物的分離生長提供了前提條件。通過進水和曝氣等操作條件的調(diào)整，使異養(yǎng)微生物和聚磷菌優(yōu)先生長于活性污泥中，而使硝化菌優(yōu)先生長于生物膜中，使硝化過程和生物除磷過程的污泥齡分離控制得以實現(xiàn)。該序批式反應器的運行過程包括厭氧進水階段、好氧反應階段、靜置分離階段和排水階段，沒有常規(guī)序批式反應器的混合階段。如附圖所示，為本方法發(fā)明四個運行過程的示意圖。①如附圖1所示，在進水階段厭氧條件下將含有機污染物、氮、磷污染物的污水從反應器底部均勻進入反應器，污水2與沉降于反應器底部的活性污泥3相接觸，使污水中有機物與聚磷微生物接觸，此過程中不進行混合，污泥層3在上升水流的作用下有緩慢的上升，但由于重力作用還會沉降從而與所處理污水接觸。污水中短鏈脂肪酸被聚磷微生物吸收在體內(nèi)以儲能物質(zhì)儲存起來并釋放磷，其余易降解有機物被異養(yǎng)微生物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸被聚磷微生物吸收。由于進水階段不進行充分混合，而在反應器上部生物膜1中的微生物不能接觸到有機物，所以利用有機物的異養(yǎng)微生物優(yōu)先生長于活性污泥3中。在進水階段聚磷微生物吸收有機物以儲能物質(zhì)儲存起來，同時釋放出大量的磷；②如附圖2所示，在好氧反應階段將反應器中的溶解氧濃度通過在線溶解氧監(jiān)控設備或在線氧化還原電位監(jiān)控設備控制在低溶氧濃度(0.5mg/L)條件下，實現(xiàn)同步硝化反硝化及反硝化聚磷過程，聚磷微生物可以通過硝化過程產(chǎn)生的亞硝酸鹽作為電子受體氧化儲能物質(zhì)進行生物氧化作用，從環(huán)境中超量攝取磷。由于在好氧階段填料1上的生物膜才能與污水混和接觸，而此時污水中大部分有機物已經(jīng)被去除，生物膜中的微生物并不能利用有機碳進行生物氧化作用，可供利用的電子供體只有污水中存在的氨氮。另外由于硝化細菌世代時間較長，當活性污泥3的污泥齡較短情況下硝化細菌更傾向于附著生長避免從反應體系中流失。綜上所述，通過進水方式和曝氣方式的調(diào)整異養(yǎng)微生物優(yōu)先生長于活性污泥3中而硝化細菌傾向于附著生長；③如附圖3所示，當污染物的去除過程完成以后，反應器進入到固液分離階段，填料1上的硝化菌由于比重較小而上浮，污泥3中的聚磷菌、反硝化菌、異養(yǎng)微生物沉降到反應器的底部，因此實現(xiàn)了不同種類微生物污泥齡的分離。④如附圖4所示，當固液分離進行完全后，系統(tǒng)排放處理后的污水4(過程6)，同時可排出部分沉淀污泥3(過程5)控制聚磷微生物在較短的污泥齡條件下運行。還可通過控制污泥3排放和填料1脫膜分別調(diào)整兩種微生物的污泥齡。
權利要求
1.一種新型序批式反應器污水處理方法，運行過程包括厭氧進水階段、好氧反應階段、靜置分離階段和排水階段，其特征在于沒有常規(guī)序批式反應器的厭氧混合階段；在序批式活性污泥反應器中添加輕水填料(1)，為生物膜生長提供附著介質(zhì)；通過進水方式和曝氣方式的調(diào)整，使化能異養(yǎng)微生物、聚磷菌和反硝化菌優(yōu)先生長于活性污泥(3)中，而使硝化菌以生物膜的形式附著在輕水填料(1)上，同時通過固液分離方式的控制使生物硝化過程和生物除磷過程的污泥齡分離控制得以實現(xiàn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型序批式反應器污水處理方法，其特征在于在序批式活性污泥反應器中添加的輕水填料(1)是粒徑為0.1cm，比重為0.98的輕水填料，其所占反應器的體積比為10～20％。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型序批式反應器污水處理方法，其特征在于反應器的進水方式采用將污水從反應器底部均勻布水，使污水中有機物與聚磷微生物接觸，此過程中不進行混合，污泥層在上升水流的作用下緩慢上升，但由于重力作用還會沉降從而與所處理污水接觸，此階段在反應器上部填料(1)生物膜中的微生物不能接觸到有機物，使利用有機物的異養(yǎng)微生物優(yōu)先生長于活性污泥(3)中。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型序批式反應器污水處理方法，其特征在于在好氧反應階段將反應器中的溶解氧濃度通過在線溶解氧監(jiān)控設備或在線氧化還原電位監(jiān)控設備控制在0.5mg/L的低溶氧濃度條件下，實現(xiàn)同步硝化反硝化及反硝化聚磷過程。
5.根據(jù)權利要求1所述的新型序批式反應器污水處理方法，其特征在于固液分離階段，填料(1)上的硝化菌由于比重較小而上浮，污泥(3)中的聚磷菌、反硝化菌、異養(yǎng)微生物沉降到反應器的底部，實現(xiàn)了不同種類微生物污泥齡的分離；當固液分離進行完全后，可通過控制污泥排放和填料(1)脫膜分別調(diào)整兩種微生物的污泥齡，實現(xiàn)污泥齡的分離控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用序批式反應器去除高濃度低碳源污水中有機污染物和無機營養(yǎng)污染物的污水處理新方法。其工藝特征在于在序批式活性污泥反應器中引入輕水球形填料，通過調(diào)整反應器的進水方式和曝氣方式，將異養(yǎng)微生物、聚磷微生物、反硝化微生物與硝化微生物的污泥齡相分離控制。該反應器運行分為厭氧進水階段、低溶氧反應階段、分離階段和排水階段。通過系統(tǒng)控制可實現(xiàn)短程同步硝化反硝化和反硝化聚磷等過程，高效去除高濃度低碳源污水中有機污染物、含氮污染物和含磷污染物。
文檔編號C02F3/30GK1597566SQ200410009370
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月26日 優(yōu)先權日2004年7月26日
發(fā)明者李久義, 王連俊, 王錦, 許兆義, 李進, 楊成永, 姜棟, 孫飛云 申請人:北京交通大學