[发明专利]提高污水处理除磷脱氮效率的回流污泥分离工艺

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种提高污水处理除磷脱氮效率的回流污泥分离工艺，属于污水处理新技术领域，主要用于城市污水处理厂和工业污水处理过程中提高对氮、磷的处理效率。

二、背景技术

(一)氮、磷排放导致水体富营养化的问题日趋严重

水体富营养化是全球十大环境问题之一，也是我国现阶段面临的非常突出的环境问题。尤其是近今年来，我国内陆主要大型湖泊都出现了不同程度的水体富营养化问题，而且形势日趋严重，2007年太湖蓝藻爆发再次向我们敲响了警钟。

大量营养元素氮、磷排放进入水体是造成水体富营养化的直接原因，其中城镇排放的生活污水是水体氮磷污染的主要来源之一。随着我国经济进一步发展以及城市规模的扩大，更多的城市污水排入城市周围的水环境，将进一步加剧水体富营养化问题。为了有效应对不断加剧的水体氮磷污染问题，国家环保总局和各级地方政府均出台了一系列更为严格的水体污染物排放标准和管理办法，要求污水处理厂在现有处理水平的基础上进一步提高处理效率，降低废水排放中N、P的浓度。为此各地的城镇污水处理厂都在努力通过工艺技术层面的研究开发寻找到更加先进合理的废水处理工艺，稳定可靠的提高城镇污水处理厂对N、P指标的处理效率。

(二)目前针对氮、磷处理的工艺技术

单独针对废水中过量氮源的生物脱氮已经被证明是一种经济、高效和可靠的处理方法，其基本原理是在传统二级生物处理过程中污水中的含氮有机物首先被异养型微生物转化为氨氮，然后在好氧条件下通过好氧自养型硝化和亚硝化菌的作用将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，最后在缺氧条件下利用反硝化细菌脱氮菌将亚硝酸盐和硝酸盐转化为氮气从废水中逸出，从而达到脱氮的目的。

单独针对废水中过量磷源的高效生物除磷工艺也已经被广泛应用且表现出良好的运行性能。目前普遍认可和接受的生物除磷理论是“多聚磷酸盐(Poly-P)累积微生物″的摄放磷原理：在厌氧/好氧交替运行条件下驯化出聚磷菌(PAOs)，它们能够在厌氧环境下释放体内多聚磷酸盐(Poly-P)，同时吸收环境中的低分子有机酸在细胞内形成有机颗粒(PHB)；而在好氧条件下则代谢体内的PHB，同时以超过其生理需要的数量从外部环境中过量的摄取磷酸盐，并以多聚磷酸盐的形式贮存在体内，形成高磷污泥，当废水处理系统排放这种高磷污泥时就达到了从废水中高效除磷的效果。

基于以上原理人们开发出许多污水处理生物脱氮和除磷工艺，通过不同工艺阶段组合来同时实现废水处理中降解BOD、脱氮、除磷的目的。目前广泛应用于城镇污水处理工程实践的生物脱氮除磷技术主要有以下一些工艺：A²/O工艺、改良UCT工艺、Phostrip工艺、Bardenpho工艺、氧化沟工艺和SBR工艺等。

这些系统都属于组合工艺，由于脱氮和除磷过程对环境条件和工艺要求各不相同，目前所有的组合工艺都是考虑了脱氮除磷过程需要包含的厌氧、缺氧、好氧三种状态的交替。通过组合和优化三种状态的组合方式及其数量的时空分布以及回流方式、位置等因素，尽量满足各生物过程对环境的要求，从而达到脱氮和除磷效率的平衡。

(三)现有处理工艺在氮、磷处理上存在的问题

但是，由于脱氮和除磷是两个不同的生化降解过程，他们在微生物种群类别、最佳泥龄、代谢条件、供氧条件、碳源利用等方面存在很大差异，有些甚至产生相互矛盾和制约。这些问题主要表现在以下两个方面：

1、反硝化细菌和聚磷细菌对碳源有机物的竞争

在生物除磷脱氮系统中，厌氧释磷和缺氧反硝化微生物的正常生产代谢都需要有机碳源，反硝化菌和除磷过程中的聚磷菌之间的矛盾主要是由于对有机碳源的竞争引起的，尤其是对于一些易快速降解COD(如挥发性有机酸VFA)的竞争。事实上反硝化细菌在这一竞争中占有明显优势，这种竞争结果往往导致除磷效率难以达到理想状态。

2、硝酸盐对厌氧释磷的影响

在厌氧释磷阶段，硝酸盐存在使得反硝化过程优先利用污水中的有机底物，从而影响磷的厌氧释放。此外，当原废水中VFA浓度较较低时，硝酸盐的存在还可以诱导聚磷菌进行缺氧吸磷，抑制厌氧释磷过程的顺利进行进而影响生物除磷效果。目前许多工艺都考虑将回流污泥先回流到缺氧区或者回中间接触池(使硝酸盐在此段进行反硝化而去除)，然后在回流至厌氧区。但是这种工艺的内回流太多，并且回流的控制非常困难，实际效果并不理想。