[发明专利]基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统的构建方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理方法，特别涉及一种基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统的构建方法。

背景技术

近年来，有学者在发酵培养基中接种禽畜新鲜粪便检测到磷化氢，并发现混合酸发酵菌(Escherichia coli,Salmonella gallinarum,Salmonella arizonae)和溶剂发酵菌(Clostridium sporogenes,Clostridiumacetobutyricum, Clostridium cochliarium)能够产生磷化氢，随后磷酸盐生物还原现象被认定。目前，已普遍认为磷酸盐生物还原反应是微生物代谢的结果。迄今为止，有关磷酸盐生物还原反应研究多集中在通过培养基研究磷酸盐还原为磷化氢菌株的最佳种泥，以及种泥中微生物的组成等。接种城市污水处理厂污泥，是否能形成磷酸盐还原菌(phosphate reduction bacteria，PRB)的富集，实现生活污水处理磷酸盐生物还原系统的构建，尚未见报道。

另一方面，传统的生物除磷脱氮系统包括好氧硝化、缺氧反硝化、厌氧释磷和好氧吸磷等多个过程，不同的反应过程需要不同的微生物种群，各微生物种群对基质类型、环境条件的要求必然各不相同，由此产生了泥龄矛盾、生物除磷与污泥减量等矛盾，以及厌氧释磷好氧吸磷、缺氧反硝化好氧反硝化等工艺单元较多和能耗（回流）大等问题，成为污水高效除磷脱氮的瓶颈，因此，寻求城镇污水同步除磷脱氮的新途径成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统的构建方法，本发明拟解决传统脱氮除磷工艺的泥龄矛盾，聚磷菌除磷系统富磷污泥排放与污泥减量的矛盾，以及现有除磷脱氮系统投资运行费用高等突出问题。

为达到上述目的，采用序批式生物膜反应器，内设生物膜组合填料，保持充足的DO，以未经化粪池处理的生活污水为进水对反应器中微生物种群进行补充，并在该系统不外排污泥的情况下，构建磷酸盐还原系统，通过磷酸盐还原菌将磷酸盐以气态磷化物的形式去除，同时该系统具有良好的同步脱氮效能。

本发明所述的基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统的构建方法，其步骤如下：

1）磷酸盐还原系统的构建：反应器采用序批式生物膜反应器，内设生物膜载体填料，控制反应器液相中溶解氧DO浓度为4mg/l~5mg/l，使生物膜内形成好氧、缺氧、厌氧共存的微环境；

（2）磷酸盐还原系统稳定性控制：接种城市污水处理厂脱水污泥10g/L，以高浓度生活污水为反应器进水，通过进水中携带的磷酸盐生物还原菌种源，对反应器中磷酸盐还原微生物系统的进行种群补充，以保持微生物系统的稳定性；

（3）反应器运行工况为：进水0.5h、曝气11h、排水0.5h；反应器运行参数为：水温为20 ℃~ 30℃，有机负荷为1kgCOD/m³·d ~2kgCOD/m³·d，反应器污泥龄长不外排污泥，碳磷比C/P大于60。

以本方法构建出的基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统，具有较高的处理效能，其总磷（TP）去除率稳定在82.7%～91.6%；总氮（TN）去除率稳定在86.6%～92.2%。

本发明具有下列优点：

（1）本发明在一个序批式生物膜反应器内形成厌氧、缺氧、好氧微环境，实现了磷酸盐生物还原菌、硝化菌、反硝化菌共存，实现在同一个序批式生物膜反应器内磷酸盐生物还原除磷、硝化与反硝化脱氮过程同步进行；

（2）本发明通过磷酸盐还原菌将磷酸盐以气态磷化物的形式去除，解决了传统除磷脱氮系统的泥龄矛盾，有利于硝化菌成为优势菌种，提高脱氮效能。

（3）本发明工艺流程简短，解决了传统除磷脱氮工艺厌氧释磷，缺氧反硝化及好氧硝化工艺单元多，污泥和混合液回流能耗高等问题，减少了投资及运行成本。

（4）本发明克服了传统同步脱氮除磷工艺中生物除磷与污泥减量的矛盾，本发明无需排出富磷污泥，减少了污泥处理处置费用。

具体实施方式

下面结合实例作进一步详细说明：

本发明所述的基于磷酸盐生物还原的同步除磷与脱氮系统的构建方法，其特征在于：

（1）磷酸盐还原系统的构建：反应器采用序批式生物膜反应器，内设生物膜载体填料，控制反应器液相中溶解氧DO浓度为4mg/l~5mg/l，使反应器内形成好氧、缺氧、厌氧共存的微环境；