污水生物反硝化同時除磷機(jī)理及其處理系統(tǒng)研究

本研究擬定對厭氧釋磷污泥在反硝化脫氮過程中存在的除磷現(xiàn)象進(jìn)行研究，探索釋磷污泥的復(fù)合生物菌群利用厭氧/缺氧代謝膜式進(jìn)行反硝化隊(duì)磷的機(jī)理，從根本上消除生物除磷脫氨系統(tǒng)硝酸鹽對厭氧釋磷的抑制作用 ；同時利用厭氧階段聚磷菌以PHB或糖原形式貯存的COD作為反硝化過程的電子授體，改變反硝化過程直接消耗低分子有機(jī)物的脫氮模式，緩解生物除磷脫氮系統(tǒng)反硝化和厭氧釋磷對低分子有機(jī)物的競爭；利用反硝化同時除磷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)城市污水低碳耗，低能耗條件下的生物除磷脫氮。 2100433B

城市污水中磷酸鹽按物理特性可以劃分為溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)磷，按化學(xué)特性可以劃分為正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽。城市污水中磷酸鹽的主要來源為人類活動的排泄物、廢棄物和工業(yè)廢水。污水除磷包括兩個必要的過程，首先將污水中溶解性含磷物質(zhì)轉(zhuǎn)化成不溶性顆粒形態(tài)，然后通過將顆粒固體去除從而達(dá)到污水除磷的目的。能夠結(jié)合磷酸鹽實(shí)現(xiàn)除磷的固體包括難溶性金屬磷酸鹽化學(xué)沉淀物和富磷的生物固體。根據(jù)產(chǎn)生固體顆粒的不同，除磷技術(shù)分為化學(xué)除磷和生物除磷。

污水生物除磷主要是利用聚磷菌（屬于不動桿菌屬、氣單胞菌屬和假單胞菌屬等）在厭氧條件下釋放磷和在好氧條件下蓄積磷的作用。根據(jù)Holmers提出的活性污泥化學(xué)組成經(jīng)驗(yàn)式C₁₁₈H₁₇₀O₅₁N₁₇P和Sherrard提出的經(jīng)驗(yàn)式C₆₀H₈₇O₂₃N₁₂P估算，磷在活性污泥中的含量為2%左右，但在厭氧—好氧活性污泥中，污泥含磷量達(dá)3%~8%。

從生物學(xué)角度對聚磷菌過量吸收磷的解釋如下：在厭氧條件下，聚磷菌在分解體內(nèi)聚磷酸鹽的同時產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP），聚磷菌利用ATP以主動運(yùn)輸方式將細(xì)胞外的有機(jī)物攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚β—羥基丁酸（PHB）及糖原等有機(jī)顆粒的形式儲存在細(xì)胞內(nèi)。聚磷菌在厭氧條件下釋放出的磷是ATP的水解產(chǎn)物，反應(yīng)式如下：

應(yīng)當(dāng)說明，這里所謂的厭氧條件是指既無分子氧也無氮氧化物氧（NO_X），以區(qū)別于只無分子氧的缺氧條件。在好氧條件下，儲存有有機(jī)物的聚磷菌在有溶解氧和氧化氮的條件下進(jìn)行有機(jī)物代謝，同時產(chǎn)生大量的ATP，產(chǎn)生的ATP大部分供給細(xì)菌合成和維持生命活動，一部分則用于合成磷酸鹽蓄積在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。上述釋放和過量吸收磷的過程，可通過《圖1：聚磷菌釋放和吸收磷的代謝過程》形象地描述。圖中ΔE_a為主動運(yùn)輸能量，ΔE_m為維持生命活動的能量，ΔE_s為合成能量，ΔE_p為合成聚合磷的能量。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置專利目的

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》目的是提供一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置，該工藝及其裝置成功解決了傳統(tǒng)曝氣生物濾池工藝中存在原水中碳源利用不充分、除磷藥劑投加量過大、生物濾池反沖洗周期頻繁、構(gòu)筑物處理效能較低、硝化效果不好、額外補(bǔ)充反硝化碳源等問題，具有凈化污水效率高、處理出水水質(zhì)好的特點(diǎn)，且裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置技術(shù)方案

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》提供一種高效脫氮除磷污水處理裝置，它是由膜泥耦合池、化學(xué)除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯(lián)而成，膜泥耦合池與清水池間設(shè)有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統(tǒng)，進(jìn)而依次構(gòu)成生物強(qiáng)化的水解、除碳、脫氮—物化強(qiáng)化的除磷、除碳、除懸浮物（SS）—生物強(qiáng)化的硝化、除碳三步驟的高效脫氮除磷污水處理裝置。

膜泥耦合池包括流動式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可為膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厭氧池。

化學(xué)除磷池包括除磷藥劑投加系統(tǒng)、攪拌裝置、化學(xué)除磷池本體、排泥管，化學(xué)除磷池本體為高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

所述膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池，其周邊出水設(shè)有分離生物載體的網(wǎng)孔隔離裝置，其池內(nèi)包括攪拌裝置、布水系統(tǒng)、懸浮狀生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述膜泥耦合池為固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池內(nèi)包括布水系統(tǒng)、固定式生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述攪拌裝置為水下攪拌器或水下推流裝置，且設(shè)置數(shù)量至少為1組。

所述懸浮狀生物膜載體填充率為5％～70％，

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》步驟如下：

（1）生物強(qiáng)化的水解、脫氮、除碳反應(yīng)：待處理的污水與清水池回流的硝化液混合后從底部的布水系統(tǒng)流入膜泥耦合池，膜泥耦合池內(nèi)的生物膜載體、懸浮狀污泥的表面及內(nèi)部生長著水解酸化微生物和專性反硝化微生物。膜泥耦合池與清水池間的硝化液回流比為10％～400％，廢水在膜泥耦合池中反應(yīng)1小時～12小時。當(dāng)膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池時，其周邊出水設(shè)有分離生物載體的網(wǎng)孔隔離裝置，膜泥耦合池的攪拌裝置使懸浮生物膜載體呈流化狀態(tài)，加速污染物的傳質(zhì)速率。水解酸化微生物的胞外粘膜可將原水自帶的有機(jī)物和懸浮物吸附，細(xì)胞內(nèi)胞外酶將其水解成小分子后在進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)代謝，不完全的代謝的懸浮物（SS）可以成為小分子易于降解的有機(jī)物，專性反硝化微生物則利用原污水中的有機(jī)物和轉(zhuǎn)化后的溶解性有機(jī)物作為碳源，將來自于清水池的回流硝化液中的硝酸鹽氮還原為氮?dú)猓瑥亩鴮?shí)現(xiàn)脫氮和去除大部分有機(jī)物的目的。

（2）物化強(qiáng)化的除磷、除碳、除懸浮物反應(yīng)：經(jīng)膜泥耦合池凈化后出水進(jìn)入化學(xué)除磷池。通過投加化學(xué)除磷藥劑，去除污水中的總磷、有機(jī)物和懸浮物，產(chǎn)生化學(xué)污泥則通過排泥管定期排出，經(jīng)過泥水分離的出水中的懸浮物濃度小于70毫克/升，經(jīng)過泥水分離凈化后的出水作為好氧硝化生物濾池的進(jìn)水。

（3）生物強(qiáng)化的硝化、除碳反應(yīng)：經(jīng)化學(xué)除磷池處理后的出水進(jìn)入好氧硝化生物濾池，溶解氧為3.0～8.0毫克/升，水力停留時間為0.5小時～12小時。附著生長在生物填料層上的專性好氧硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮，附著生長在生物填料層上的好氧異養(yǎng)菌將少量剩余的有機(jī)物去除，經(jīng)好氧硝化生物濾池處理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作為硝化液回流用水，部分出水作為達(dá)標(biāo)外排出水。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置改善效果

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》有效解決了對原水碳源利用不充分、常規(guī)曝氣生物濾池預(yù)處理復(fù)雜、反沖洗頻繁和的問題，同時能使污廢水達(dá)到同步脫氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉積少、生物倍增等特點(diǎn)，具有極大的推廣應(yīng)用價值。