專利名稱：一種活性污泥和生物膜復合型A²/O改良工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于城市污水處理技術領域，涉及一種改良型A2/0工藝， 具體涉及一種活性污泥和生物膜復合型A2/0改良工藝。
背景技術：
長期以來，城市污水的處理均以去除BOD和SS為目標，并不 考慮對無機營養(yǎng)物質氮和磷的去除。隨著水體富營養(yǎng)化和再生水回供 的要求，有效地降低污水中氮、磷的含量，成為污水處理廠工藝選擇 時的一個重要因素。2002年頒布實施的國家《污水綜合排放標準》 中明確規(guī)定了氮磷的排放標準，要達到這些排放標準，許多污水處理 設施需要考慮脫氮除磷問題，因此選擇適宜的脫氮除磷技術在污水處 理中變得日益重要。某些化學法和物理法可以有效地從污水中脫氮除 磷，如化學藥劑除磷、吹脫法去氮、離子交換法去除氨氮和磷酸鹽。 化學法或物理化學法運行費用較高，只能作城市污水處理的一個補充 手段。因此，生物脫氮除磷工藝顯得尤為重要。為了有效地降低污水 中氮、磷含量，利用生物脫氮除磷技術原理，發(fā)展了多種具有生物脫 氮和除磷功能的污水處理工藝，其中包括A2/0厭氧一好氧生物除磷 工藝。A2/0工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。A2/0工藝作為除磷脫氮的主要 工藝之一，具有處理效果好，處理過程穩(wěn)定可靠、處理成本低、操作 管理方便等優(yōu)點。但A"0工藝的內(nèi)在固有的缺陷就是硝化菌、反硝 化菌和聚磷菌在有機負荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭， 很難在同一系統(tǒng)中同時獲得氮、磷的高效去除，阻礙著生物除鱗脫氮
技術的應用，其中最主要的問題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對碳源的
競爭。為解決A2/0工藝碳源不足及其引起的硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)干擾 釋磷的問題，研究者進行了大量工藝改進，主要有三個方面 一是解 決硝酸鹽干擾釋磷問題而提出的工藝，如UCT、 MUCT等工藝；二 是直接針對碳源不足而采取解決措施，如補充碳源、改變進水方式、 為反硝化和除磷重新分配碳源，進而形成的一些工藝，如JHB工藝、 倒置A々0工藝；三是隨著反硝化除磷細菌DPB的發(fā)現(xiàn)形成的以厭氧 污泥中PHB為反硝化碳源的工藝，如Dephanox工藝和雙污泥系統(tǒng)的 除磷脫氮工藝。雖然A2/0工藝和它的一些改進工藝經(jīng)過多年運行， 已積累了很多成功實踐經(jīng)驗，但對其固有缺陷還沒有較好彌補，整體 營養(yǎng)鹽去除效果沒有顯著提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有A2/0工藝存在的固有缺陷，提供一種 活性污泥和生物膜復合型A2/0改良工藝，解決傳統(tǒng)脫氮除磷工藝存 在的矛盾。
本發(fā)明的技術解決方案是 一種活性污泥和生物膜復合型A2/0 改良工藝，由厭氧、缺氧、好氧三段工藝組成，在好氧反應器中投加 纖毛狀生物填料，用超聲波處置裝置對二沉池中的剩余污泥進行空化 分解成液態(tài)溶解性的有機物，并將這部分污泥回流至缺氧反應器的前 端。
在好氧反應器中投加的纖毛狀生物填料結構為掛毯式結構，毯面 為多空性膠原物質組成，毯面上附著直毛狀粗糙纖維。纖毛狀生物填 料比表面積達1000 1500m2/m3;纖毛狀生物膜填料呈直毛狀形態(tài)， 固定了大量世代繁殖時間長的硝化菌，提高硝化反應速度有較長的污 泥齡，適合硝化菌的生長和繁殖，污泥的硝化活性與常規(guī)的處理工藝 中的活性污泥相比很高，而且，這種活性并不隨著處理時間的延長而
有明顯的下降，為反應器的高容積負荷運行提供了條件。另外，纖毛 狀生物膜填料在任何情況下都可以防止硝化菌流失，因此，當反應器 受到?jīng)_擊負荷等影響時，系統(tǒng)的硝化能力可以在較短的時間內(nèi)得到恢 復。纖毛狀生物膜填料表層附著微生物的吸附和脫落始終達到動態(tài)平 衡，不發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此不需要反沖洗，并且其使用效果也不會隨 著時間的推移而明顯的改變或下降。
超聲波在低頻范圍內(nèi)(20kHz-100kHz)適合處理污泥。超聲波 作用下的污泥不斷被壓縮和膨脹，使內(nèi)部可產(chǎn)生氣穴泡，且不斷成長 并最終共振"內(nèi)爆"，內(nèi)爆產(chǎn)生超高溫(5000°C)、高壓(500 bar), 同時產(chǎn)生的強力水噴射流形成巨大的水力剪切力，對污泥絮體結構與 污泥中微生物細胞壁的巨大破壞，使細胞質和酶從細胞中溶出，使污 泥的物理、化學和生物性質發(fā)生不同程度的改變，使細胞內(nèi)有機物質 釋放出來。本發(fā)明利用超聲波處理污泥的特性，用超聲波處置裝置對 二沉池中的剩余污泥進行空化分解，并將經(jīng)超聲波處置的剩余污泥的 30~50%回流至缺氧反應器，作為催化劑和補充營養(yǎng)回流到生化系統(tǒng)， 解決了碳源短缺的問題。超聲波處置裝置由超聲波發(fā)生器和振子組成， 振子由鈦合金材料制成，在振子前設置轉換器。
本發(fā)明的有益效果在于利用纖毛狀生物填料固定了大量世代繁 殖時間長的硝化菌，提高了硝化反應速度，減少了泥齡變化對硝化菌 群的影響；利用超聲波處置裝置處理剩余污泥，使剩余污泥所包含的 高效有用物質得到利用，同時解決了 A2/0工藝過程中碳源不足的問 題，使A"0工藝系統(tǒng)同時保持較高的脫氮除憐效果。本發(fā)明的有益 效果具體表現(xiàn)為
1、由于在好氧池中添加了生物填料，這樣硝化菌可棲息于生物 填料表面而不參加污泥回流，從而使得通過排除剩余污泥引起的泥齡 變化對硝化菌群的影響降到最低。纖毛狀生物填料的投加為微生物提
供了更加有利的生存環(huán)境，附著和懸浮生長的微生物協(xié)作完成對污染 物的降解過程，其中附著生長微生物占多數(shù)，兩相之間的可轉化性增 強了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機制，使系統(tǒng)具有更強的適應性和穩(wěn)定性。采用改
良A2/0工藝改造現(xiàn)有超負荷或不具有硝化能力的污水廠時，由于附 著相微生物被截留在反應池中，不參與污泥分離和回流過程，現(xiàn)有的 二沉池和污泥回流系統(tǒng)可以不做任何改動，僅在反應池增加填料及固 定裝置即可，技術改造的費用較小。這種改造方式一般不涉及現(xiàn)有污 水管線的改動，對現(xiàn)有工藝的運行影響較小。
2、這使得生化系統(tǒng)的降解效率和降解深度大大提高，有更多的 污染物被轉化成二氧化碳和水，宏觀表現(xiàn)為污泥量的減少。同時作為 碳源也有效的解決了污水廠脫氮除磷時碳源不足的問題，從而改善出 水水質，有益于污水廠運行及污泥處置。


圖l本發(fā)明工藝流程圖
圖2纖毛狀生物填料在好氧反應器中的安裝圖
圖3纖毛狀生物填料主視圖
圖4纖毛狀生物填料側視圖
圖5微生物附著后纖毛狀生物填料效果圖
圖6超聲波處置裝置結構圖
圖中1.纖毛狀生物填料；2.支架；3.毯面；4.纖維；5.厭氧性及 兼氧性菌；6.好氧性及兼氧性菌；7.發(fā)生器；8.轉換器；9.轉子。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖，由厭氧、缺氧、好氧三段工藝組成， 此為普通的A2/0工藝，本改良A2/0工藝是在好氧反應器中投加纖 毛狀生物填料1，用超聲波處置裝置對二沉池中的剩余污泥進行空化
分解成液態(tài)溶解性的有機物，并將這部分污泥回流至缺氧反應器的前 端。投加纖毛狀生物填料1，需在好氧反應器內(nèi)設置支架1，纖毛狀
生物填料1懸掛在支架2上，纖毛狀生物填料1為掛毯式結構，毯面 3為多空性膠原物質組成，毯面3上附著直毛狀粗糙纖維4。
與普通的A^O工藝一樣，改良A"0工藝處理效果受諸多因素的 影響，包括DO濃度、水力停留時間、回流比、泥齡、pH值和厭氧 區(qū)硝態(tài)氮濃度，C/N比等。
在改良A2/0工藝中，由于纖毛狀生物填料的投加DO濃度對好 氧池內(nèi)生物硝化和吸磷的影響比一般的活性污泥法更明顯；內(nèi)外回流 比相對傳統(tǒng)的A2/0來說更對生物脫氮除磷的影響更靈敏；利用附著 在纖毛狀生物膜填料上的固定相微生物和浮游流動相微生物，在較短 的停留時間(HRT=5 7hr)內(nèi)去除有機物、氮和磷。
溶解氧(DO)作為污水好氧生物處理系統(tǒng)的一個重要控制參數(shù)， 涉及到系統(tǒng)的處理效果和運行費用兩個方面。經(jīng)實驗研究，本工藝好 氧段的DO最優(yōu)為2mg/L左右。
纖毛狀生物膜填料呈直毛狀形態(tài)，固定了大量世代繁殖時間長的 硝化菌，提高硝化反應速度有較長的污泥齡，適合硝化菌的生長和繁 殖，圖5顯示了微生物附著后纖毛狀生物填料的效果，纖毛前端為好 氧性及兼氧性菌6，后端為厭氧性及兼氧性菌5。
剩余污泥中有50 60%左右的有機物，這些有機物以固態(tài)的形式 存在，包含這些有機物質的剩余污泥排放出污水廠后如不合理處置， 將會對環(huán)境造成二次污染。同時由于工業(yè)廢水的大量接入，導致進水 的C/N比較低影響反硝化效果，使得出水的TN偏高。超聲波處置裝 置將這些剩余污泥通過其超聲空化效應分解成液態(tài)溶解性的有機物， 并將這部分剩余污泥的30% 50%回流至缺氧反應器的前端， 一方 面減少了剩余污泥的排放量緩解了運行費用壓力，另一方面作為補充
碳源也改善了出水水質，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
超聲波處置裝置由超聲波發(fā)生器7和振子9組成，振子9由鈦合 金材料制成，在振子9前設置轉換器8。
通過對超聲波處理污泥前后的泥樣的化驗，結果顯示污泥的 SCOD大大增加，碳源增加明顯，擊破效果理想，并最終確定超聲波 處理污泥的停留時間為90s。
權利要求
1、一種活性污泥和生物膜復合型A2/O改良工藝，由厭氧、缺氧、好氧三段工藝組成，其特征是在好氧反應器中投加纖毛狀生物填料，用超聲波處置裝置對二沉池中的剩余污泥進行空化分解成液態(tài)溶解性的有機物，并將這部分污泥回流至缺氧反應器的前端。
2、 如權利要求1所述的一種活性污泥和生物膜復合型A2/0改良工藝， 其特征是纖毛狀生物填料為掛毯式結構，毯面為多空性膠原物質組成，毯面 上附著直毛狀粗糙纖維。
3、 如權利要求1所述的一種活性污泥和生物膜復合型A2/0改良工藝， 其特征是超聲波處置裝置由超聲波發(fā)生器和振子組成，振子由鈦合金材料制 成，在振子前設置轉換器。
4、 如權利要求1所述的工藝，其特征是經(jīng)超聲波處置的剩余污泥回流量 為30~50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活性污泥和生物膜復合型A²/O改良工藝，由厭氧、缺氧、好氧三段工藝組成，其特征是在好氧反應器中投加纖毛狀生物填料，用超聲波處置裝置對二沉池中的剩余污泥進行空化分解成液態(tài)溶解性的有機物，并將這部分污泥回流至缺氧反應器的前端。本發(fā)明利用纖毛狀生物填料固定了大量世代繁殖時間長的硝化菌，提高了硝化反應速度，減少了泥齡變化對硝化菌群的影響；利用超聲波處置裝置處理剩余污泥，使剩余污泥所包含的高效有用物質得到利用，同時解決了A²/O工藝過程中碳源不足的問題，使A²/O工藝系統(tǒng)同時保持較高的脫氮除磷效果。
文檔編號C02F3/30GK101348304SQ20081019685
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權日2008年9月3日
發(fā)明者夏文林, 勇 張, 張智良, 曾祥文, 白亞風, 黃晶晶 申請人:中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司