本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氮、磷含量較高、低c/n比污水同步脫氮除磷方法，尤其涉及一種全程低曝氣條件下利用序批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(sequencingbatchmovingbedbiofilmreactor，sbmbbr)，通過同步硝化反硝化作用和反硝化除磷進(jìn)行同步脫氮除磷的污水處理方法。
背景技術(shù)：
在造紙、生化制藥、發(fā)酵和食品等工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量氮、磷含量較高，且低c/n比的污水。目前由于同步生物脫氮除磷工藝中，脫氮和除磷存在碳源競(jìng)爭(zhēng)和污泥齡矛盾等問題，污水中脫氮除磷較難同時(shí)獲得理想的效果。這一問題在污水中氮、磷含量較高，c/n比低的情況下尤為突出。污水處理脫氮除磷效果欠佳，導(dǎo)致出水中氮磷指標(biāo)常常不能達(dá)標(biāo)排放，造成了較為嚴(yán)重水體富營養(yǎng)現(xiàn)象，這使得污水同步生物脫氮除磷，尤其是低c/n比污水同步生物脫氮除磷成為國內(nèi)外水處理行業(yè)的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，能源問題和土地問題日趨緊張，使得人們對(duì)低耗高效的污水脫氮除磷處理技術(shù)的需求日益迫切。
根據(jù)傳統(tǒng)的生物脫氮與除磷機(jī)理，生物脫氮除磷工藝的主要過程都包括厭氧、缺氧和好氧過程，通過這三個(gè)過程的組合和優(yōu)化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷的目的。目前采用較多的傳統(tǒng)工藝主要有a2/o，氧化溝、sbr及其改良工藝。這些工藝均存在工藝過程控制復(fù)雜，能耗高、對(duì)污水碳源要求高等不足，對(duì)于由于氮磷含量較高而導(dǎo)致的污水c/n低時(shí)存在不適用的問題。
20世紀(jì)80年代，研究人員發(fā)現(xiàn)缺氧條件下的磷去除現(xiàn)象，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)厭氧-缺氧交替條件下有利于強(qiáng)化富集反硝化除磷的微生物(反硝化聚磷菌dpb)。反硝化除磷與傳統(tǒng)好氧除磷具有相似的除磷機(jī)理，主要區(qū)別在于吸磷過程中所利用的電子受體不同，分別為硝酸鹽(亞硝酸鹽)和氧氣。另外，在反硝化除磷過程中，胞內(nèi)物質(zhì)pha即作為反硝化脫氮的碳源，同時(shí)又作為過量吸磷的碳源，達(dá)到了“一碳兩用”的目的，因此可以降低碳源需求量，同時(shí)還可以降低曝氣量，減少污泥排放量。目前反硝化除磷工藝大多采用活性污泥法，如單污泥工藝(a2/o，uct，muct、scfs、sbr等)和雙污泥工藝(a2n、dephanox、a2n/sbr等)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法。本發(fā)明在全程低氧曝氣條件下于同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了低c/n比污水同步脫氮除磷，具有工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行控制簡(jiǎn)單，污泥負(fù)荷高，占地面積小，能耗低，無需投加外碳源，脫氮除磷效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于氮、磷含量較高、低c/n比污水的同步脫氮除磷。
本發(fā)明提供一種富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌的全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，實(shí)現(xiàn)高氮磷污水的同步脫氮除磷，為了克服現(xiàn)有污水脫氮除磷工藝存在的工藝復(fù)雜、碳源需求高、脫氮和除磷不能在同一反應(yīng)器及條件下良好共存等問題。本方法在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷及除碳，工藝流程簡(jiǎn)單，低氧曝氣節(jié)約了能源，降低了運(yùn)行費(fèi)用，降低了污泥產(chǎn)量。同時(shí)具有容積負(fù)荷高，占地小，運(yùn)行控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該方法結(jié)合了同時(shí)硝化反硝化、反硝化除磷和好氧除磷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，可在低能耗條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)高氮磷污水的高效穩(wěn)定處理，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》gb18918-2002中的一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，首先對(duì)反應(yīng)器內(nèi)接種物進(jìn)行馴化培養(yǎng)，通過控制系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷及反應(yīng)器內(nèi)do溶度，富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解及脫氮除磷，全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷工藝所用到的裝置如圖1。
包括如下步驟：通過在傳統(tǒng)sbr中投加懸浮填料形成序批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(sbmbbr)，控制有機(jī)負(fù)荷、氮磷負(fù)荷及反應(yīng)器內(nèi)do值，對(duì)接種物進(jìn)行分階段培養(yǎng)馴化，富集的反硝化聚磷菌(dpb)和好氧聚磷菌(pao)，通過同步硝化反硝化及反硝化除磷作用等途徑，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷。
一種全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，具體包括如下步驟：
1.系統(tǒng)啟動(dòng)
1.1將取自普通城市污水處理廠二沉池的活性污泥或具有脫氮除磷性能的活性污泥作為接種物，將活性污泥接種至反應(yīng)器，使得接種后反應(yīng)器污泥濃度維持在適宜范圍；
1.2反應(yīng)器內(nèi)采用聚氨酯海綿填料作為生物膜載體；
1.3反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌及曝氣裝置，通過氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量，使得反應(yīng)器內(nèi)do值符合該馴化階段do要求，通過攪拌和曝氣，使得反應(yīng)器內(nèi)載體填料剛好處于懸浮流化狀態(tài)；
1.4馴化采取逐步提高進(jìn)水負(fù)荷，同時(shí)逐步降低反應(yīng)器內(nèi)do值的方式培養(yǎng)馴化，采用兩段式馴化方式來富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，提高氮磷去除率；
具體馴化程序分為三個(gè)階段，每個(gè)階段持續(xù)7～15d；優(yōu)選為7d；
1.5第一階段：掛膜階段：控制do值為2.0～2.5mg/l，適當(dāng)降低攪拌轉(zhuǎn)速至40～50r/min，以利于載體掛膜；
1.6第二階段：好氧除磷菌富集階段：控制do值為1.0～2.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料生物膜表面及內(nèi)部分別形成好氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于好氧聚磷菌富集的條件，富集好氧聚磷菌；
1.7第三階段：反硝化聚磷菌富集、同步硝化反硝化作用強(qiáng)化階段：控制do值為0.5～1.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料表面及內(nèi)部分別形成兼氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于反硝化聚磷菌富集的條件，富集反硝化聚磷菌，強(qiáng)化同步硝化反硝化作用；
1.8控制反應(yīng)體系ph值為7.0～7.5，水力停留時(shí)間13.3h～16.0h；
2.系統(tǒng)運(yùn)行
經(jīng)過前期培養(yǎng)馴化過程，系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度達(dá)到4000～5000mg/l，有機(jī)物、氮磷去除率達(dá)到85％以上，馴化基本完成，進(jìn)入運(yùn)行階段；
系統(tǒng)運(yùn)行程序?yàn)椋哼M(jìn)水5～10min，進(jìn)水完成后進(jìn)入反應(yīng)階段，啟動(dòng)曝氣和攪拌，控制攪拌速度及曝氣量，使得系統(tǒng)do值為0.5～1.0mg/l，填料在反應(yīng)器內(nèi)剛好形成懸浮流化狀態(tài)，反應(yīng)階段持續(xù)時(shí)間為6～6.5h；反應(yīng)結(jié)束后停止曝氣和攪拌，靜置沉淀45～60min后排水10～20min，排水比為50～60％，排水完成后進(jìn)入下一周期進(jìn)水階段，每個(gè)反應(yīng)周期為7～8h；調(diào)整系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷，氮磷負(fù)荷，使得cod，總磷和總氮去除率穩(wěn)定在90％以上，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》gb18918-2002中的一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)。
步驟1.1中，
所述的活性污泥的濃度為3000～4000mg/l。
所述的反應(yīng)器為批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(sbmbbr)。
步驟1.2中，
所述的聚氨酯海綿填料是規(guī)格為5mm～10mm立方體，填充比為35～55％；優(yōu)選為5mm～10mm立方體，填充比為45～50％，更優(yōu)選為5mm立方體，填充比為45～50％。
步驟1.3中，
所述的do值詳見步驟1.5、1.6和1.7。曝氣量視具體情況而定，以控制反應(yīng)結(jié)束前系統(tǒng)內(nèi)do值為目標(biāo)。
步驟1.4中，
所述的三階段有機(jī)負(fù)荷分別為0.6、0.8和1.0kgcod/(kgmlss·d)，進(jìn)水水質(zhì)為含磷有機(jī)工業(yè)污水或人工配置的培養(yǎng)液，調(diào)整c：n：p約為100：10：3，運(yùn)行階段cod，tn和tp分別約為1000mg/l、100mg/l和30mg/l，形成高氮磷，低c/n比和低c/p比的特征水質(zhì)。
本發(fā)明的機(jī)理是：
本發(fā)明利用sbmbbr反應(yīng)器，通過全程低氧曝氣，控制系統(tǒng)內(nèi)do值在0.5～1.0mg/l，形成同一反應(yīng)器內(nèi)生物膜的不同深度存在好氧、兼氧及厭氧狀態(tài)，利用反應(yīng)器內(nèi)富集的反硝化聚磷菌(dpb)和好氧聚磷菌(pao)，通過同步硝化反硝化及反硝化除磷作用，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷。
全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，具有反應(yīng)器內(nèi)生物濃度高、污泥負(fù)荷高、反應(yīng)器占地小、系統(tǒng)曝氣量小，節(jié)約能源、污泥產(chǎn)量低、適應(yīng)低c/n污水水質(zhì)和全程低氧曝氣使得運(yùn)行控制要求低等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于簡(jiǎn)化傳統(tǒng)脫氮除磷污水處理工藝，提高脫氮除磷效果和降低占地及能耗具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義，是一種具有良好應(yīng)用前景的污水處理工藝。
本發(fā)明的全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的效果及優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明通過在傳統(tǒng)sbr中投加懸浮填料形成序批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(sbmbbr)，結(jié)合了sbr及移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的各自優(yōu)勢(shì)，獲得良好的脫氮除磷效果。
(2)通過接種物在載體填料上掛膜后進(jìn)行馴化培養(yǎng)，通過控制系統(tǒng)內(nèi)do值在相應(yīng)階段范圍，同時(shí)逐步提高有機(jī)負(fù)荷及氮磷負(fù)荷，利用氧濃度梯度差，在生物填料上生物膜不同深度形成的好氧、兼氧及厭氧微環(huán)境，集富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，在全程低氧曝氣條件下通過同時(shí)同步硝化反硝化、反硝化除磷及好氧除磷等途徑，實(shí)現(xiàn)同一厭氧反應(yīng)器中有機(jī)物及氮磷的同步去除，簡(jiǎn)化了處理工藝。
(3)本方法通過同步硝化反硝化脫氮、反硝化除磷可降低對(duì)碳源的需求，適合高氮磷含量，低c/n比的污水處理。
(4)本方法控制系統(tǒng)內(nèi)do值維持在0.5～1.0mg/l，有利于降低曝氣量，極大節(jié)約能源，全程低氧曝氣的工藝運(yùn)行控制過程較為簡(jiǎn)單，可降低對(duì)自動(dòng)控制的要求。
(5)sbmbbr工藝反應(yīng)器內(nèi)生物濃度較高，具有較高的容積負(fù)荷，可減少工藝占地面積。
附圖說明
圖1是全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷工藝圖；其中，①污水進(jìn)水水箱、②污水進(jìn)水泵、③機(jī)械攪拌器、④sbmbbr反應(yīng)器、⑤聚氨酯海綿填料、⑥充氧曝氣頭、⑦排泥口、⑧氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、⑨鼓風(fēng)曝氣機(jī)、⑩ph及溫度在線測(cè)定儀、
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1
一種全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，應(yīng)用于某食品工業(yè)污水處理，其具體啟動(dòng)及操作包括如下步驟：
1.系統(tǒng)啟動(dòng)
將取自普通城市污水處理廠二沉池的活性污泥或具有脫氮除磷性能的活性污泥作為接種物，將污泥接種至反應(yīng)器，使得接種后反應(yīng)器污泥濃度維持在3000～4000mg/l范圍；反應(yīng)器內(nèi)采用聚氨酯海綿填料作為生物膜載體填料，填料規(guī)格為5mm立方體，填充比為45％。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌及曝氣裝置，通過氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量，使得反應(yīng)器內(nèi)do值符合該馴化階段do要求，通過攪拌和曝氣，使得反應(yīng)器內(nèi)載體填料剛好處于懸浮流化狀態(tài)。進(jìn)水為食品廠排放污水，進(jìn)水bod為755mg/l，cod為1030mg/l，氨氮為80.06mg/l，總磷為32.50mg/l，污水經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入sbmbbr反應(yīng)器。
馴化采取逐步提高進(jìn)水負(fù)荷(0.6、0.8和1.0kgcod/(kgmlss·d)，同時(shí)逐步降低反應(yīng)器內(nèi)do值的方式培養(yǎng)馴化，采用兩段式馴化方式來富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，提高氮磷去除率；
具體馴化程序分為三個(gè)階段，每個(gè)階段持續(xù)7d。
第一階段：掛膜階段。控制do值為2.0～2.5mg/l，適當(dāng)降低攪拌轉(zhuǎn)速至40～50r/min，以利于載體掛膜；
第二階段：好氧除磷菌富集階段?？刂芼o值為1.0～2.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料生物膜表面及內(nèi)部分別形成好氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于好氧聚磷菌富集的條件，富集好氧聚磷菌；
第三階段：反硝化聚磷菌富集、同步硝化反硝化作用強(qiáng)化階段?？刂芼o值為0.5～1.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料表面及內(nèi)部分別形成兼氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于反硝化聚磷菌富集的條件，富集反硝化聚磷菌，強(qiáng)化同步硝化反硝化作用。
控制反應(yīng)體系ph值為7.0左右，水力停留時(shí)間13.3h；
2.系統(tǒng)運(yùn)行
經(jīng)過前期培養(yǎng)馴化過程，系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度達(dá)到4000～5000mg/l，有機(jī)物、氮磷去除率達(dá)到85％以上，馴化基本完成，進(jìn)入運(yùn)行階段。系統(tǒng)運(yùn)行程序?yàn)椋哼M(jìn)水10min，進(jìn)水完成后進(jìn)入反應(yīng)階段，啟動(dòng)曝氣和攪拌，控制攪拌速度及曝氣量，使得系統(tǒng)do值為0.5～1.0mg/l，填料在反應(yīng)器內(nèi)剛好形成懸浮流化狀態(tài)，反應(yīng)階段持續(xù)時(shí)間為6.5h。反應(yīng)結(jié)束后停止曝氣和攪拌，靜置沉淀1.0h后排水20min，排水比為60％，排水完成后進(jìn)入下一周期進(jìn)水階段，每個(gè)反應(yīng)周期為8h。出水水質(zhì)為cod＜30.5mg/l，tp＜0.35mg/l，nh3-n＜2.5mg/l。實(shí)現(xiàn)了低能耗條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)高氮磷污水的高效穩(wěn)定處理，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》gb18918-2002中的一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
一種全程低氧曝氣sbmbbr同步脫氮除磷方法，應(yīng)用于某制藥工業(yè)污水處理，其具體啟動(dòng)及操作包括如下步驟：
1.系統(tǒng)啟動(dòng)
將取自普通城市污水處理廠二沉池的活性污泥或具有脫氮除磷性能的活性污泥作為接種物，將污泥接種至反應(yīng)器，使得接種后反應(yīng)器污泥濃度維持在
3000～4000mg/l范圍；反應(yīng)器內(nèi)采用聚氨酯海綿填料作為生物膜載體填料，填料規(guī)格為5mm立方體，填充比為50％。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌及曝氣裝置，通過氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量，使得反應(yīng)器內(nèi)do值符合該馴化階段do要求，通過攪拌和曝氣，使得反應(yīng)器內(nèi)載體填料剛好處于懸浮流化狀態(tài)。進(jìn)水為制藥廠排放污水，進(jìn)水bod為1550mg/l，cod為2200mg/l，氨氮為120.55mg/l，總磷為38.90mg/l，污水經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入sbmbbr反應(yīng)器。
馴化采取逐步提高進(jìn)水負(fù)荷(0.6、0.8和1.0kgcod/(kgmlss·d)，同時(shí)逐步降低反應(yīng)器內(nèi)do值的方式培養(yǎng)馴化，采用兩段式馴化方式來富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，提高氮磷去除率；
具體馴化程序分為三個(gè)階段，每個(gè)階段持續(xù)7d。
第一階段：掛膜階段。控制do值為2.0～2.5mg/l，適當(dāng)降低攪拌轉(zhuǎn)速至40～50r/min，以利于載體掛膜；
第二階段：好氧除磷菌富集階段。控制do值為1.0～2.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料生物膜表面及內(nèi)部分別形成好氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于好氧聚磷菌富集的條件，富集好氧聚磷菌；
第三階段：反硝化聚磷菌富集、同步硝化反硝化作用強(qiáng)化階段。控制do值為0.5～1.0mg/l，利用載體填料生物膜表面積內(nèi)部的do濃度梯度，在填料表面及內(nèi)部分別形成兼氧及厭氧微環(huán)境，形成有利于反硝化聚磷菌富集的條件，富集反硝化聚磷菌，強(qiáng)化同步硝化反硝化作用。
控制反應(yīng)體系ph值為7.0左右，水力停留時(shí)間16h；
2.系統(tǒng)運(yùn)行
經(jīng)過前期培養(yǎng)馴化過程，系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度達(dá)到4000～5000mg/l，有機(jī)物、氮磷去除率達(dá)到85％以上，馴化基本完成，進(jìn)入運(yùn)行階段。系統(tǒng)運(yùn)行程序?yàn)椋哼M(jìn)水10min，進(jìn)水完成后進(jìn)入反應(yīng)階段，啟動(dòng)曝氣和攪拌，控制攪拌速度及曝氣量，使得系統(tǒng)do值為0.5～1.0mg/l，填料在反應(yīng)器內(nèi)剛好形成懸浮流化狀態(tài)，反應(yīng)階段持續(xù)時(shí)間為6.5h。反應(yīng)結(jié)束后停止曝氣和攪拌，靜置沉淀1.0h后排水20min，排水比為50％，排水完成后進(jìn)入下一周期進(jìn)水階段，每個(gè)反應(yīng)周期為8h。出水水質(zhì)為cod＜50.5mg/l，tp＜0.45mg/l，nh3-n＜5.0mg/l。實(shí)現(xiàn)了低能耗條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)高氮磷污水的高效穩(wěn)定處理，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》gb18918-2002中的一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。