本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，脫氮除磷工藝層出不窮，其中反硝化除磷技術(shù)為低碳氮比（c/n）污水的同步脫氮除磷提供了新思路。dephanox、a2n、a2nsbr等雙污泥反硝化除磷工藝成為眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)，但是上述工藝中超越污泥攜帶的nh4⁺-n沒有經(jīng)過硝化步驟造成出水nh4⁺-n濃度偏高，且有機(jī)物沒有得到高效利用，厭氧出水中大量慢速生物降解有機(jī)物導(dǎo)致生物膜系統(tǒng)內(nèi)異養(yǎng)菌大量繁殖，降低了硝化效率，限制了其推廣應(yīng)用。

a²/o-bco工藝的提出一定程度上緩解了上述問題，以硝化作為最終出水，降低出水的nh4⁺-n濃度，提高tn去除率；a²/o反應(yīng)器不承擔(dān)硝化，回流污泥不含no3^--n可保證較好的厭氧狀態(tài)，較長(zhǎng)的缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)碳源的充分利用；bco單元多格串聯(lián)可根據(jù)nh4⁺-n負(fù)荷靈活調(diào)整曝氣量，降低運(yùn)行成本；廊道式的格局利于新建污水處理廠以及舊污水處理廠的改造。由于有機(jī)物對(duì)硝化菌、反硝化聚磷菌（dpaos）富集影響顯著，特別是bco單元盡管cod濃度不高（<50mg/l），但是不同格室硝化菌富集程度受cod的影響較大，導(dǎo)致實(shí)際工程中脫氮除磷效率不穩(wěn)定，因此菌群結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是進(jìn)一步提高脫氮除磷效率的關(guān)鍵。

事實(shí)上，由于bco單元?dú)埩舻挠袡C(jī)物基本上為難降解有機(jī)物，要想使cod從50mg/l再繼續(xù)降低，傳統(tǒng)的生物處理方法很難實(shí)現(xiàn)。對(duì)于低濃度有機(jī)物的處理，活性炭吸附、化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化等處理方法的投資運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者轉(zhuǎn)向費(fèi)用低、來源豐富的活性污泥上，運(yùn)行簡(jiǎn)單、吸附效率和選擇性強(qiáng)、不產(chǎn)生污染，是一種經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有a²/o-bco工藝菌群富集程度不高、脫氮除磷效率不穩(wěn)定等問題，本發(fā)明的目的是提出一種可提高硝化菌、反硝化聚磷菌的富集程度，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的脫氮除磷以及出水的高標(biāo)準(zhǔn)排放的改進(jìn)型a²/o-bco工藝。

本發(fā)明技術(shù)方案是：將污水經(jīng)過設(shè)有厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)的a²/o反應(yīng)器進(jìn)行同步脫氮除磷處理，將脫氮除磷處理后的排出水進(jìn)行第一次分層處理，將第一次分層處理的沉淀污泥一部分回流進(jìn)a²/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)維持a²/o反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定的生物量；將第一次分層處理的另一部分沉淀污泥和氨氮氧化反應(yīng)后脫落的生物膜經(jīng)饑餓處理后與第一次分層處理的上清液混合進(jìn)行剩余有機(jī)物、氮、磷的二次吸附，經(jīng)第二次分層處理后，將第二次分層處理的上清液進(jìn)入bco反應(yīng)器內(nèi)，在好氧條件下進(jìn)行氨氮的氧化反應(yīng)，取部分硝化液回流至a²/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)為反硝化除磷提供電子受體。

本發(fā)明通過增加對(duì)污泥和氨氮氧化反應(yīng)后脫落生物膜的饑餓處理，再進(jìn)行剩余有機(jī)物、氮、磷的二次吸附，可降低有機(jī)物對(duì)硝化過程的負(fù)面影響，增加有機(jī)物在反硝化除磷過程的貢獻(xiàn)比例，有利于提高硝化菌、dpaos的富集程度，激發(fā)反硝化聚磷菌的脫氮除磷潛力，為高氨氮負(fù)荷污水的完全硝化以及高tn去除率提供了可能。

本發(fā)明方法跟現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1）相比原a²/o-bco工藝，改進(jìn)過程只需增加對(duì)污泥的饑餓處理和二次吸附的構(gòu)筑物，通過對(duì)污泥進(jìn)行饑餓處理，使處理后的污泥可在二次吸附中快速吸附有機(jī)物的同時(shí)吸附少量氮、磷，進(jìn)一步強(qiáng)化脫氮除磷效果。

2）操作流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，削弱硝化過程有機(jī)物對(duì)do的競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)硝化菌的高度富集，間接強(qiáng)化dpaos的生物活性，提高氨氮和tn去除率。

3）采用本發(fā)明工藝，利用系統(tǒng)自身排放的剩余污泥吸附低濃度有機(jī)物，無需外加污泥，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的優(yōu)化配置和剩余污泥的資源化利用，將有望為菌群富集以及有機(jī)物的深度降解帶來新方向，出水cod甚至可以達(dá)到地表水ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)（cod＜20mg/l）。

4）污泥吸附的改進(jìn)方式不僅適用于雙污泥系統(tǒng)，也為其他脫氮除磷工藝的優(yōu)化運(yùn)行提了思路，可推動(dòng)污泥資源化的研究及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

5）經(jīng)二次吸附后的剩余污泥可進(jìn)行有機(jī)物的回收（如厭氧發(fā)酵），同時(shí)可通過投加化學(xué)試劑（磷酸鹽、鎂鹽或堿鹽等）回收氮磷；擺脫因碳源短缺造成低c/n比污水處理效果低下的困境，同時(shí)降低出水cod濃度，可達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。

進(jìn)一步地，回流進(jìn)a²/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)的污泥回流比為100%，厭氧反應(yīng)時(shí)，a²/o反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為8000±100mg/l，厭氧反應(yīng)時(shí)間為1.2±0.5h。dpaos利用原水中的易降解有機(jī)物合成內(nèi)碳源（phas）同時(shí)釋放磷，大部分有機(jī)物得到去除。

所述硝化液回流比為300%，缺氧反應(yīng)時(shí)，a²/o反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為2500±100mg/l，缺氧反應(yīng)時(shí)間為6.0±0.5h。硝化液回流比的設(shè)計(jì)是為反硝化除磷過程提供充足的電子受體，而較長(zhǎng)的缺氧反應(yīng)時(shí)間可獲得較高的同步脫氮除磷效果。

在a²/o反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行好氧反應(yīng)時(shí)，溶解氧為2.0～2.5mg/l，好氧反應(yīng)時(shí)間為1.2±0.5h，氧化還原電位orp為50～80mv。該階段不進(jìn)行硝化，主要作用是進(jìn)一步吸磷，同時(shí)吹脫反硝化過程產(chǎn)生的n2。

為了充分吸附，還可將第二次分層處理后的部分沉淀物循環(huán)進(jìn)行有機(jī)物、氮、磷的吸附。一方面通過污泥循環(huán)維持吸附單元穩(wěn)定的生物量，另一方面增加污泥停留時(shí)間強(qiáng)化吸附效果。

所述饑餓處理時(shí)溶解氧3.0mg/l±0.5mg/l，饑餓處理時(shí)間為1.0~3.0h。通過短暫曝氣的方式使污泥處于饑餓狀態(tài)，剩余污泥資源化利用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。

所述第二次分層處理的排泥比為0.1～0.2，污泥停留時(shí)間為5～10d。通過污泥的更新以保證良好的吸附效果，吸附效率高且運(yùn)行效果穩(wěn)定。

另外，所述在bco反應(yīng)器內(nèi)投放懸浮填料，懸浮填料的比表面積為1000±50m²/m³，懸浮填料在bco反應(yīng)器內(nèi)的填充率為50～55%。由于較高的比表面積，填料表面生物量高，硝化效率高效穩(wěn)定，抗沖擊能力強(qiáng)。

所述氨氮的氧化反應(yīng)時(shí)溶解氧為3.0～3.5mg/l，填料處于流化狀態(tài)，水力停留時(shí)間2～3h。除了可以很好地完成氨氮氧化反應(yīng)以外，三個(gè)格室可分別靈活地調(diào)整曝氣量，進(jìn)一步節(jié)能降耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝的一種結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

一、設(shè)備準(zhǔn)備：

如圖1所示，設(shè)備有：1-原水水箱；2-進(jìn)水泵；3-a²/o反應(yīng)器；4-攪拌裝置；5-a²/o反應(yīng)器的厭氧區(qū)；6-a²/o反應(yīng)器的缺氧區(qū)；7-a²/o反應(yīng)器的好氧區(qū)；8-曝氣頭；9-中間沉淀池；10-二次沉淀池；11-中間水箱；12-中間提升泵；13-bco反應(yīng)器；14-沉淀區(qū)；15-懸浮填料；16-溢流口；17，22，27-流量計(jì)；18-鼓風(fēng)機(jī)；19-硝化液回流泵；20-污泥回流泵；21-儲(chǔ)泥池；23-污泥循環(huán)泵；24，25，26-排泥閥；28-出水水箱。

原水水箱1的出水口通過進(jìn)水泵2連接在a²/o反應(yīng)器3的進(jìn)水口上。

a²/o反應(yīng)器3由厭氧區(qū)5、缺氧區(qū)6和好氧區(qū)7順序連接組成。

a²/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5和缺氧區(qū)6均設(shè)有攪拌裝置4，好氧區(qū)7和bco反應(yīng)器13底部均設(shè)有曝氣頭8，分別通過鼓風(fēng)機(jī)18以及流量計(jì)17和流量計(jì)27實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧的調(diào)控。

a²/o反應(yīng)器3的好氧區(qū)7出水口通過管道與中間沉淀池9的進(jìn)水口連接。

中間沉淀池9的部分污泥通過污泥回流泵20連接a²/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5底部，另一部分污泥通過排泥閥24進(jìn)入儲(chǔ)泥池21，中間沉淀池9的出水連接二次沉淀池10。

二次沉淀池10的部分污泥通過排泥閥25進(jìn)入儲(chǔ)泥池21，另一部分污泥直接排放，二次沉淀池10的上清液連接中間水箱11，通過中間提升泵12打入bco反應(yīng)器13。

bco反應(yīng)器13的出水口連接沉淀區(qū)14，沉淀區(qū)14設(shè)有溢流口16，沉淀區(qū)14底部設(shè)有排泥閥26，并通過管道連接儲(chǔ)泥池21。沉淀區(qū)14的溢流口16連接出水水箱28，通過硝化回流泵19接入a²/o反應(yīng)器3的缺氧區(qū)6。

bco反應(yīng)器13內(nèi)設(shè)有懸浮填料15，材質(zhì)為聚丙烯，比表面積為1000±50m²/m³，懸浮填料在bco反應(yīng)器內(nèi)的填充率為50～55%。通過開啟鼓風(fēng)機(jī)18和流量計(jì)27調(diào)控溶解氧使填料處于流化狀態(tài)，保證底物與微生物的充分接觸，主要作用是完成氨氮氧化。

儲(chǔ)泥池21接收來自中間沉淀池9、二次沉淀池10以及沉淀區(qū)14排放的污泥或脫落生物膜，通過開啟鼓風(fēng)機(jī)18和流量計(jì)22調(diào)控溶解氧，使污泥處于短暫的饑餓狀態(tài)。

二、處理工藝：

1、原水水箱1中的生活污水經(jīng)進(jìn)水泵2與污泥回流泵20送來的回流污泥一起進(jìn)入a²/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5，污泥回流比為100%，以維持a²/o反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定的生物量，在攪拌裝置4的作用下充分混合反應(yīng)，厭氧反應(yīng)時(shí)間1.2h，污泥濃度8000mg/l左右；dpaos利用原水中的易降解有機(jī)物合成內(nèi)碳源（phas）同時(shí)釋放磷，大部分有機(jī)物得到去除。

2、經(jīng)厭氧反應(yīng)后的混合液隨后進(jìn)入缺氧區(qū)6，同時(shí)進(jìn)入的還有經(jīng)bco反應(yīng)器13硝化完全并固液分離的硝化液，硝化液回流比為300%，缺氧反應(yīng)時(shí)間6.0h，污泥濃度2500mg/l左右；dpaos以phas為電子供體，以no3^--n為電子受體同步脫氮除磷。

3、經(jīng)缺氧反應(yīng)后的混合液緊接著進(jìn)入好氧區(qū)7，好氧反應(yīng)時(shí)間1.2h，開啟流量計(jì)17保證溶解氧2.0～2.5mg/l，氧化還原電位orp為50~80mv；該階段不進(jìn)行硝化，主要作用是進(jìn)一步吸磷，同時(shí)吹脫反硝化過程產(chǎn)生的n2。

4、中間沉淀池9進(jìn)行泥水分離，采用中間進(jìn)水周邊出水的運(yùn)行方式，沉淀時(shí)間1.5～2.0h；一部分沉淀污泥經(jīng)污泥回流泵20回流到a²/o反應(yīng)器3的厭氧區(qū)5，另一部分剩余污泥通過排泥閥24進(jìn)入儲(chǔ)泥池21。

5、通過鼓風(fēng)機(jī)18和流量計(jì)22對(duì)儲(chǔ)泥池21中的污泥進(jìn)行曝氣，溶解氧3.0mg/l左右，使污泥進(jìn)行饑餓處理1.0～3.0h后，經(jīng)污泥循環(huán)泵23打入二次沉淀池10實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余有機(jī)物、氮、磷的快速吸附。

6、在二次沉淀池10中的沉淀時(shí)間為0.5～1.0h。完成吸附的污泥一部分通過排泥閥25回流至儲(chǔ)泥池21循環(huán)使用，另一部分定期排放，排泥比為0.1～0.2，污泥停留時(shí)間5～10d。

7、二次沉淀池10的出水進(jìn)入中間水箱11，經(jīng)中間提升泵12進(jìn)入bco反應(yīng)器13，調(diào)節(jié)流量計(jì)27使三格溶解氧3.0～3.5mg/l，保證填料處于流化狀態(tài)，水力停留時(shí)間2～3h，完成氨氮的氧化。

8、經(jīng)bco反應(yīng)器13反應(yīng)后的水體隨后進(jìn)入沉淀區(qū)14，脫落的生物膜從底部排泥閥26進(jìn)入儲(chǔ)泥罐21進(jìn)行饑餓處理；沉淀區(qū)14的上清液經(jīng)溢流口16進(jìn)入出水水箱28，一部分出水經(jīng)硝化液回流泵19進(jìn)入a²/o反應(yīng)器3的缺氧區(qū)6，為反硝化除磷提供電子受體，另一部分直接排放。

三、應(yīng)用示例：

例1：

采用某校園內(nèi)學(xué)生宿舍區(qū)化糞池的實(shí)際生活污水，進(jìn)水水質(zhì)如下：cod（180.3+30.5）、nh4⁺-n（51.2+10.3）、no3^--n（0.5+0.2）、no2^--n（0.12+0.1）、tp（5.5+1.4）mg/l，屬于典型的低c/n污水。改進(jìn)a²/o-bco工藝經(jīng)45d的調(diào)試和穩(wěn)定運(yùn)行，相比改進(jìn)前，dpaos的百分比含量提高了4.5%，三個(gè)格室中硝化菌（包括氨氧化菌aob和亞硝酸鹽氧化菌nob）總量分別增加5.3%、3.2%和1.8%，提高了功能菌的富集程度。

原水進(jìn)入a²/o反應(yīng)器經(jīng)過厭氧、缺氧、好氧的推流過程，中間沉淀池出水cod、tn、tp濃度為43.5、15.7、0.45mg/l。剩余污泥在儲(chǔ)泥池經(jīng)1.5h的曝氣饑餓處理后，再通過二沉池0.5h的快速吸附，cod濃度從43.5mg/l降到19mg/l，同時(shí)tn、tp濃度分別降低了1.2和0.3mg/l，系統(tǒng)最終出水cod、nh4⁺-n、tn、tp等指標(biāo)的濃度分別為18.5、0.8、13.4、0.12mg/l，優(yōu)于一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)，其中出水cod達(dá)到了地表水ⅲ類水體排放標(biāo)準(zhǔn)。

例2：

采用改進(jìn)a²/o-bco工藝處理上述實(shí)際生活污水與某垃圾滲濾液的混合廢水，進(jìn)水nh4⁺-n濃度為100~120mg/l，進(jìn)水c/n在4.5左右，系統(tǒng)出水nh4⁺-n、tn的濃度分別為4.5mg/l和20mg/l，nh4⁺-n濃度達(dá)到一級(jí)a排放標(biāo)準(zhǔn)，雖然tn濃度不達(dá)標(biāo)但去除率最高可達(dá)83%。由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜，系統(tǒng)的微生物菌群很難在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)水質(zhì)變化，去除效果尚待改進(jìn)。相信通過對(duì)改進(jìn)a²/o-bco工藝的長(zhǎng)期優(yōu)化運(yùn)行，進(jìn)一步提高功能菌富集程度的前提下，系統(tǒng)可獲得更高的nh4⁺-n和tn去除率。

可見本發(fā)明工藝不僅體現(xiàn)了雙污泥反硝化除磷技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，而且使得系統(tǒng)自身的剩余污泥得到了處置和資源化利用，減少進(jìn)入bco單元的有機(jī)物濃度，削弱有機(jī)物對(duì)硝化菌富集的負(fù)面影響，從而強(qiáng)化硝化以及反硝化除磷效果，為高氨氮負(fù)荷污水的完全硝化以及高tn去除率提供了可能，出水可達(dá)更高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。