[发明专利]一种短程硝化耦合反硝化除磷的A2/O-生物接触氧化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短程硝化与反硝化除磷耦合实现同步脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

传统脱氮除磷工艺面临的难题是：如何解决反硝化菌和聚磷菌竞争碳源和两者泥龄的问题。为此前人也做了很多工作，如投加碳源或者改变流程缓解反硝化菌和聚磷菌对碳源竞争的矛盾，但是这些方法都带来了能源上的浪费，而反硝化聚磷菌理论的提出给同步脱氮除磷提出了新的思路。与传统脱氮除磷工艺相比，反硝化除磷技术的优势在于：节省50%的COD消耗量，避免了反硝化菌和聚磷微生物之间对有机物的竞争，适合处理低C/N污水；减少30%的曝气量，节省了能耗；污泥产率低，约减少50%，从而降低污泥处理费用；可缩小反应器的体积，减少基建费用等。

然而，为了实现这一工艺的正常运行，就需要有足够的硝态氮或亚硝态氮，为反硝化除磷提供足够的电子受体。而与全程硝化相比，短程硝化是将硝化过程控制在第一阶段，目前国内外的许多研究表明，与全程硝化相比，短程硝化可节约25%的供氧能耗，减少反应时间，在实际运行过程中将减小池容，减少运行与投资费用。但短程硝化不易稳定控制，因此如何实现与维持稳定的短程硝化成为目前污水生物脱氮领域的研究热点。

生物膜是附着式生长，适应于世代周期较长的硝化类菌种的培养，同时由于生物膜有一定的膜片厚度，生物膜内部容易造成缺氧环境。这种溶解氧和传质梯度的变化使得氨氮不易转化为硝态氮，易于亚硝化反应的实现，所以相对于活性污泥法，生物膜法更容易培养硝化类菌种并实现短程硝化。

A²/O-生物接触氧化工艺将生物接触氧化池置于沉淀池之后，其主要作用是完成氨氮的氧化，生物接触氧化池的出水回流到A²/O装置的缺氧段，为反硝化除磷提供充足的电子受体，即意味着有机物的去除、反硝化以及除磷都在A²/O中进行，成功解决了传统工艺中各菌群间的竞争性矛盾。尤其是在低C/N条件下利于反硝化聚磷菌DPAOs成为优势菌，实现了碳源的高效利用，是一种节能降耗的深度脱氮除磷工艺。

发明内容

本发明针对当前污水处理中进水C/N低，脱氮除磷效率不高，能耗大等问题，将两种新型脱氮除磷技术耦合，是一种经济高效、可实现深度脱氮除磷的装置与方法。

一种短程硝化耦合反硝化除磷的A²/O-生物接触氧化装置，其特征在于：基于A²/O反应器2，斜板沉淀池3，生物接触氧化池4，沉淀区5一体化耦合而构建，另设有原水水箱1和出水水箱6。所述A²/O反应器2包括厌氧区9、缺氧区10和好氧区11；所述A²/O反应器2的好氧区11与斜板沉淀池3通过溢流挡板12相连，斜板沉淀池3连接生物接触氧化池4；所述生物接触氧化池4内设有填料15，材质为碳纤维，主要作用是完成短程硝化；所述沉淀区5设有溢流口16和排泥口17；所述A²/O反应器2的好氧区11和生物接触氧化池4内均设有曝气系统；所述AAO反应器2的厌氧区9和缺氧区10内设有搅拌装置8；污泥回流泵21与AAO反应器2的厌氧区9底部相连；硝化液回流泵23连接出水水箱6和AAO反应器2的缺氧区10。

AAO-生物接触氧化装置强化脱氮除磷的方法，主要包括以下步骤：

1）原水经进水泵7与来自斜板沉淀池3经污泥回流泵21送来的回流污泥一起进入A²/O反应器2的厌氧区9，污泥回流比100%～200%，平均污泥浓度6000～10000mg/L。通过搅拌装置8充分混合反应；反硝化聚磷菌（DPAOs）利用原水中的有机物合成内碳源（PHA）储存于细胞体内，同时释磷。

2）混合液随后进入缺氧区10，同时进入的还有经生物接触氧化池4实现短程硝化并完成固液分离的硝化液，硝化液回流比100%～400%；DPAOs以亚硝酸盐（部分硝酸盐）为最终电子受体,以PHA为电子供体，以“一碳两用”的方式同步反硝化除磷。

3）混合液经缺氧区10进入好氧区11，溶解氧DO在2.5～4.0mg/L，水力停留时间为1.0～1.5h。主要作用是进一步吸磷，同时吹脱反硝化过程产生的N₂，便于后续的泥水分离。

4）混合液在斜板沉淀池3进行泥水分离，沉淀时间1.5～2.5h，含有氨氮的上清液进入生物接触氧化池4，而沉淀污泥经污泥回流泵21回流到AAO反应器2的厌氧区9，以保证反应器内有足够的生物量。