一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺，通过该工艺构建可在氨氮有效去除的基础上，限制反硝化菌对于聚磷菌所需碳源的竞争影响，提高低碳高氮特性废水处理过程中聚磷菌在系统内生物量与活性，本发明专利技术所述系统包括聚磷菌活性污泥和其物化载体材料，工艺采用底部进水方式，以序批式反应器运行方式进行，通过控制污泥回流比实现聚磷菌富集，通过工艺系统体积交换律控制解决碳源竞争问题，进而节省厌氧阶段的碳源投加与能源投入成本。本发明专利技术制备工艺简单、成本低廉，可大规模的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺
本专利技术涉及污水处理系统，特别是涉及一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷技术。
技术介绍
近年来，随着经济的快速发展，水环境污染问题日益严重，磷素作为水环境污染的重要影响因子，任其过量排放必将诱发严重的水体富营养化现象，因此对废水中磷素去除一直是废水处理过程中的主要目标之一。废水中磷素去除方法主要分为化学除磷和生物除磷两种方式，与化学除磷相比，生物除磷工艺具有节省处理过程运行成本及降低后续二次污染等优点，从而该工艺成为可生化废水处理的主导技术。目前，常用生物除磷工艺的原理是：聚磷菌首先在厌氧阶段下将储存在菌体内的聚磷酸盐分解而产生腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），并利用此能量将废水中的有机物摄入到菌体内，以聚-β-羟基丁酸(PHB)等形式贮存在菌体内，其之后在好氧条件下通过消耗内部贮存的PHB和外源基质释放出大量能量用于聚磷菌增殖，同时用来合成聚磷酸盐积聚于体内，形成富磷生物质。基于该过程机制可知，碳源的有效存在对于聚磷菌在厌氧阶段的活性保持具有至关重要作用，从而还可进一步影响后续好氧过程中涉及的菌体扩增及废水中磷素去除，因此保证厌氧阶段碳源充足是生物除磷工艺稳定运行的关键条件。然而，目前影响水环境的废水类型极为多元化，其中很大一部分水质属于低碳/氮磷比特性（例如畜禽养殖废水和城市黑臭水体等）。由于该类型废水高氮因素问题，传统生物活性污泥系统（如SBR工艺和连续流工艺等）在好氧阶段完毕之后，系统中通常存在大量由氨氮转化而来的亚硝酸盐和硝酸盐残留现象，从而在后续处理周期内的厌氧阶段反硝化菌会与聚磷菌形成碳源竞争情况，而反硝化菌对于碳源竞争的优势性易导致聚磷菌无法获得充足碳源，进而影响整个系统的除磷效果，无法达到磷素排放标准。因此，如何利用有限碳源，保证生物除磷效果一直是污水处理系统研究与实施过程中考虑的重点问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是限制反硝化菌对于废水中有限碳源的竞争，保证聚磷菌在工艺中优势地位，提供一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺。为达上述目的，本专利技术一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺，所述工艺包括活性污泥及其物化载体，所述聚磷菌活性污泥接种含量和物化载体比例（载体体积/工艺池体体积）分别为0.1-10g/L和0.01%-50%，接种基质为培养溶液。其中所述活性污泥为含有聚磷菌的絮状污泥、颗粒污泥或二者任意比例的混合污泥。其中所述物化载体选自无机类载体、有机类载体或软性纤维载体其中所述培养溶液为人工平配置溶液或污水溶液，所述人工配置或污水溶液COD含量为100-2000mg/L，氨氮含量为5-1000mg/L，总氮为5-1000mg/L，磷酸盐含量为1-100mg/L。一种构建适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺的方法，包括以下步骤：以人工构建池体或箱体为装置，采用底部进水方式，以序批式反应器运行方式进行，加入物化载体悬挂于工艺系统内，加入所述活性污泥；启动培养阶段，工艺每天运行2-8个周期，每周期分为厌氧和好氧两个阶段，每周期培养溶液加入系统后首先运行厌氧阶段，之后运行好氧阶段，好氧阶段结束后进行溶液排放，根据不同周期，厌氧阶段和好氧阶段时间分别为0.5-4小时和1-10小时，系统排水比控制为0-5%，好氧阶段溶解氧控制为1-8mg/L，工艺溶液加入和排放时间分别控制为1-120分钟和1-60分钟，工艺闲置时间控制为0-2小时，pH控制为7-8；启动培养阶段，每周期结束时溶液排放过程中流失污泥进行回流，培养阶段第1-10天回流比控制为1-100%，第2-15天回流比控制为1-80%，第4-30天回流比控制为1-60%，第5-40天回流比控制为1-40%，第5-60天回流比控制为0-40%，第6-70天回流比控制为0-30%，第7-80天回流比控制为0-20%，第8-100天回流比控制为0%，回流过程设置在工艺厌氧阶段内完成，从而逐步实现聚磷菌挂膜富集；工艺培养结束后可用于实际废水处理过程，一种运行适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺的方法，包括以下步骤：工艺每天运行2-8个周期，每周期分为厌氧和好氧两个阶段，每周期实际废水加入系统后首先运行厌氧阶段，之后运行好氧阶段，好氧阶段结束后进行废水排放，根据不同周期，厌氧阶段和好氧阶段时间分别为0.5-4小时和1-10小时，系统排水比控制为0-5%，好氧阶段溶解氧控制为1-8mg/L，工艺废水加入和排放时间分别控制为1-120分钟和1-60分钟，工艺闲置时间控制为0-2小时，pH控制为6-8；本专利技术与现有技术不同之处在于本专利技术取得了如下技术效果：1.限制反硝化菌对于聚磷菌所需碳源的竞争影响；2.提高低碳高氮特性废水处理过程中聚磷菌在系统内生物量与活性；3.节省厌氧阶段的碳源投加与能源投入成本；4.本专利技术专利制备工艺简单、成本低廉，可大规模的工业化生产。总之通过本专利的实施成果有望为低碳高营养盐废水处理提供一种新型模式，在污水净化和节能方面具有一定的研究意义。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1.本专利技术专利的工艺结构图具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施以絮状聚磷菌活性污泥与软性纤维载体为主体。本专利所申请的生物除磷系统可用于各种类型低碳高磷废水的净化处理（包括城市黑臭水体及养殖废水等），可用于有效去除废水中有机物、氨氮、磷素、重金属、持久性有机物（如抗生素等）和致病微生物。本系统适合处理废水的COD含量为100-2000mg/L，氨氮含量为5-1000mg/L，总氮为5-1000mg/L，磷酸盐含量为1-100mg/L。以人工构建池体或箱体为装置，采用底部进水方式，以序批式反应器运行方式进行。启动过程接种活性污泥应具有较好的沉降性能，5分钟污泥体积指数为10-80mL/g；活性污泥接种含量和物化载体比例分别为0.1-10g/L和0.01%-50%；培养溶液可为人工配置或上述实际废水，培养溶液中有机质和氮磷营养物质含量如上述所述废水浓度，此外加入浓度为0.1-50mg/L的混合营养盐，所述营养盐元素选自镁离子、钙离子、钾离子、铜离子、锌离子、铁离子之一或两种以上任意比例的混合物；通过系统污泥回流比，进而实现适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺启动，培养阶段第1-10天回流比控制为1-100%，第2-15天回流比控制为1-80%，第4-30天回流比控制为1-60%，第5-40天回流比控制为1-40%，第5-60天回流比控制为0-40%，第6-70天回流比控制为0-30%，第7-80天回流比控制为0-20%，第8-100天回流比控制为0%，回流过程设置在工艺厌氧阶段内完成，污泥回流过程设置在培养阶段的第1-100天，污泥回流比控制时间依据污泥磷素释放速率而定；工艺每周期分为厌氧和好氧两个阶段，每天运行2-8个周期，厌氧阶段和好氧阶段时间分别为0.5-4小时和1-10小时，系统排水比控制为0-5%，好氧阶段溶解氧通过气体流量计控制在1-8mg/L，工艺溶液加入和排放时间分别控制为1-120分钟和1-60分钟，工艺闲置时间控制为0-2小时，pH控制为7-8；培养结束后可用于实际废水处理过程，实际废水处理阶段工艺每天运行2-8个周期，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺，其特征在于：所述系统包括聚磷菌活性污泥及其物化载体，所述接种基质为培养溶液。

【技术特征摘要】
1.一种适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺，其特征在于：所述系统包括聚磷菌活性污泥及其物化载体，所述接种基质为培养溶液。2.根据权利要求1所述的适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺，其特征在于：所述活性污泥为含有聚磷菌的絮状污泥、颗粒污泥或二者任意比例的混合污泥，物化载体为无机类载体、有机类载体或软性纤维载体。3.一种培养启动如权利要求1-2中任一项所述适用于低碳高氮特性废水的生物除磷工艺的方法，其特征在于包括以下步骤：工艺每天运行2-8个周期，每周期分为厌氧和好氧两个阶段，厌氧阶段和好氧阶段时间分别为0.5-4小时和1-10小时，好氧阶段溶解氧控制为1-8mg/L，工艺溶液加入和排放时间分别控制为1-120分钟和1-60分钟，工艺闲置时间控制为0-2小时，pH控制为7-8；系统采用底部进水方式，以序批式反应器运行方式进行，废水体积交换律控制为0-5%；培养阶段每周期结束时溶液排放过程中流失污泥进行回流，培养阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，刘超翔，范洪勇，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35