[发明专利]多级缺氧－好氧污水处理方法

说明书

本发明涉及一种生物污水处理方法，具体说是多级缺氧-好氧(下文简称A/O)污水处理方法。该方法是一种用于污水处理特别是对脱氮有特殊要求的污水处理的工艺技术。

生化技术是污水处理特别是城市生活污水处理的主要应用技术。目前污水处理生化技术又以活性污泥法为主要技术，按照供氧量等条件活性污泥法分为好氧技术、厌氧技术和兼氧技术三大类。好氧技术是指在好氧条件(溶解氧大于1～2mg/L)下好氧菌占优势并对水中污染物进行降解的处理技术；厌氧技术是指在厌氧条件(溶解氧为0mg/L)下厌氧菌占优势并对水中污染物进行降解的处理技术；兼氧技术是指在兼氧条件(溶解氧0.5mg/L左右)下兼氧菌占优势并对水中污染物进行降解的处理技术。随着技术的发展，污水处理工艺已将三大技术结合应用，形成了兼氧-好氧(A/O)、厌氧-兼氧-好氧(A2O)等多种复合技术。采用这些复合技术，主要解决高负荷、高浓度、高净化、回用等不同场合污水处理的需求。A/O污水处理技术，主要应用有脱磷脱氮污水处理要求的场合，这是城市污水处理主要发展的技术之一。A/O工艺是缺氧-好氧(Anoxic/Oxic)生物处理系统的简称。A/O工艺通过有益菌群的硝化和反硝化反应去除污水中的氮，同时对COD也具有较高的去除效率。但该工艺针对不同水质的废水A/O比(A段和O段的停留时间之比，相当于A段和O段的容积比)取值不同，这就造成了同一处理构筑物中，在水质水量发生变化时，处理效果下降，抗冲击负荷能力差(《废水生物处理发展与实践》，东北大学出版社，P152：“一般认为对于可生化性较好的废水，悬浮生长系统的反硝化速率可达到硝化速率的3～4倍，此时所需的A/O容积比较小。然而对于可生化性较差的如焦化废水，所采用的A/O容积比应较大。……”)；此外，A/O工艺对氮的去除虽然是有效的，但在效率方面还略显不足。

A/O工艺是随着废水深度处理，尤其是脱氮要求的提高而出现的。其所完成的生物脱氮在机制上主要由硝化和反硝化两个生物过程构成。废水在好氧条件下(好氧段)使含氮有机物被细菌分解为氨，然后在好氧自养型亚硝化细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用而转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应；硝酸盐进入到缺氧条件下(缺氧段)，在兼性异氧细菌的作用下，利用或部分利用废水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧作电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原成气态氮，至此完成了反硝化反应。A/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述缺氧-好氧循环操作，同样可取得较高的COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)的去除率。

把一个完整的A/O工艺转化成几段A/O/A/O工艺，在学术界曾经认为是不可能。理由是：在同一处理构筑物中，很难实现A段和O段的多次交替的条件，因为A段和O段是相反而且相互影响的，并且在好氧条件下，不可能实现硝化和反硝化反应同时发生(如：《污水除磷脱氮技术》P56中阐述：当溶解氧浓度增至1mg/L时，反硝化速率为零)。

最近国际上一些学者提出的非稳态理论认为，非稳态条件对生物处理系统的影响应归结到对系统中微生物的影响，包括微生物活性、适应外界环境(不断变化)的能力、具有特殊功能的微生物的形成等方面，而系统的处理效果很大程度上取决于这些因素。如Stefan提出，几小时的“饥饿”状态并不会导致微生物活性的降低，反而会刺激微生物产生更多的与基质摄取相关的酶，从而在“饱食”状态下吸收也即从水中去除数量更多、范围更广的污染物；荷兰学者Loosdrecht的研究也证明，微生物体内贮存多聚物是一种普遍现象，只不过条件不同其作用显示程度不同，它是微生物固有的能力，“饥饿-饱食”状态是激发并强化这一能力的重要影响因素，揭示和利用其中的规律就有可能优化现有生物处理技术或设计出新的工艺。非稳态理论虽然已被提出，但仅仅停留在微生物学的概念上，未与实际相联系。但在理论上支持了多级A/O工艺是可能的。而且在SBR工艺(批序式反应器-Sequencing BatchReactor简称SBR)的研究过程中，一些专家也验证了在有氧条件下硝化反应与反硝化反应共存的可能性，这也从另一个侧面为多级A/O工艺提供了理论基础。

本发明的目的是提供一项新的污水处理方法，它包括多级A/O工艺。该方法可以提高污水处理的净化效率，提高去除氮和BOD、COD的能力，使污水处理过程稳定、提高抗冲击负荷。配合传统曝气装置或专用设备-悬浮式微孔曝气装置(ZL98 2 04611.1)，可实现节能和降低工程投资，利用自然水系实现污水处理，对流域污染的治理提供一种新方法。