[发明专利]一种高效固定化藻菌共生体系对城镇污水脱氮除磷的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种高效的城镇污水脱氮除磷的生物处理方法。

背景技术

随着水体富营养化等问题的日益严重，污水排放与治理受到广泛关注。十二五期间，我国提高了城镇污水水质排放标准，即城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)由一级B提升到一级A。总氮排放标准由20mg/L降低为15mg/L，氨氮排放标准由夏季8mg/l降低为5mg/L，冬季15mg/L降低为8mg/L，总磷排放标准由1mg/L降低为0.5mg/L。

生物脱氮除磷技术由于具有同时去除污水中的碳、氮、磷等物质，且处置后可以利用生物质作为能源等优点而得到广泛应用。目前常用的生物脱氮除磷技术是活性污泥法。

传统的活性污泥生物法虽然技术成熟，但存在以下问题：(1)曝气池容积大，占地面积多，基建投资多；(2)难以同步实现高效脱氮除磷效率；(3)低溶解氧下难以实现同步硝化与反硝化；(4)活性污泥膨胀及沉降性能不稳定；(5)抗冲击负荷能力较差等问题。为了促进城镇污水处理工艺的进步，并满足更为严格的排放标准，有必要对城镇污水新型处理工艺进行探索。

固定化藻菌共生体系是一种资源节约型的污水处理工艺，能同步去除污水中的碳、氮、磷等物质，且脱氮除磷效率高、固定化藻、菌易于回收，为城镇污水处理提供了一种新思路。

目前相关研究及发明中涉及较多的藻、菌固定化技术主要采用包埋法形成固定化小球的方式，用于固定化的藻也并非实际污水中鉴定出的优势藻类。如邓旭等发表在《环境科学》2011年第32卷第8期的《利用固定化藻菌耦合系统同步去除污水中的COD和氮磷》采用海藻酸钙为固定化载体，使用藻类为莱茵衣藻；毛书端等发表在《环境工程学报》2012年第6卷第5期的《废水营养比对固定化藻菌去除污染物的影响及动力学研究》以海藻酸钙为固定化载体，使用藻类为微藻；中国专利申请号200710168917.2，申请公开日为2008年9月10日，发明创造名称为固定化藻菌耦合膜分离过程的脱氮除磷方法及装置，所述的藻细胞固定化材料为卡拉胶、海藻酸钙、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一种或任意组合，使用藻类为衣藻、小球藻或其组合。以上述文献或专利所用化学物质作为固定化载体处理污水，不利于充分发挥藻、菌互利共生的优势，容易出现载体溶解现象，导致处理效果不够理想，且成本较高，实际运用存在一定问题。

发明内容

本发明旨在提供一种易于工程化应用的污水生物脱氮除磷方法，以期解决在固定化藻菌处理城镇污水过程中存在藻菌固定化过程复杂、载体容易溶解、处理成本较高、工程化运用困难的缺点，为城镇污水处理的节能减排提供技术支撑。

为了实现这一目的，本发明的技术方案是：

一种高效固定化藻菌共生体系对城镇污水脱氮除磷的方法，其步骤为：

(1)采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳方法对城镇污水处理厂污水中生物群落进行鉴定，以鉴定出的藻种为藻源，以活性污泥为菌源；

(2)控制初始总生物干重质量浓度0.2～0.4g/L，将藻、菌按污水处理效果最佳的干重质量比投加到反应容器中并将藻、菌固定于弹性立体填料上；

(3)给反应容器添加光源，控制光暗时间比为12h∶12h，光照强度4000～6000lx；

(4)向反应装置加入模拟污水或城镇污水处理厂污水，污水水力停留时间2～3d。

更进一步的，步骤(1)藻源优选易于附着生长的鞘藻属丝状藻；

更进一步的，固定化鞘藻属丝状藻选择短带鞘藻。

更进一步的，步骤(2)污水处理效果最佳的藻干重质量：菌干重质量范围为1∶5～5∶1。

更进一步的，步骤(2)藻菌固定化方式通过采用对含藻、菌的水体进行搅拌或摇动使水体流动达到藻、菌附着固定生长于弹性立体填料上。

更进一步的，步骤(3)光源的添加通过在透明反应容器周围布置光源或将光源通过透明空心柱插入反应容器中。

本发明的优点在于：

(1)本藻菌共生体系相比纯藻、纯菌对污水有更好的去除效果。在适宜藻菌干重质量比条件下，经处理后城镇污水中氨氮(NH₄-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_Cr)、固体悬浮物(SS)指标达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级A标准。