[发明专利]基于A2/O工艺的同步脱氮除磷降藻处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域的一种脱氮除磷降藻处理方法，具体地，涉及一种基于A²/O工艺的同步脱氮除磷降藻处理系统及方法。

背景技术

水体富营养化(eutrophication)是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。与富营养化相伴随的一个普遍现象就是浮游植物增多，尤其是那些具有浮力或运动能力的藻类，通常会过度生长，形成藻类的水华。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能，引起严重的生态破坏及巨大的经济损失，而蓝藻毒素的产生给公众健康带来极大隐患。

目前，蓝藻水华的治理所采用的物理化学方法都存在较多的缺陷。化学法是通过筛选和合成化学药剂(统称杀藻剂)来控制水中藻类的繁殖，有机溴杀藻剂、铜盐(硫酸铜、氯化铜)、高锰酸钾等是应用较多的杀藻剂。化学除藻法能立杆见影，但它不可避免地将造成环境污染或破坏生态平衡，所产生的负面效应非常严重，且营养物质不能移出水体，耗药量大，费时费力。物理法主要采取截流、疏浚、稀释和污水分流等措施，物理法危害较化学方法小，但工程量庞大，耗费时间长，资金投入高，且操作困难，营养物质也不能移出水体。

A²/O工艺由厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，可同时去除水中的BOD、氮和磷，如图1所示。该工艺较其它同类型工艺具有水力停留时间短、无污泥膨胀、肥效高、运行费用低等特点。但该工艺中厌氧区居前，回流污泥中带有大量的硝酸根，破坏厌氧环境，对厌氧区聚磷菌厌氧释磷不利，前置反硝化调节池避免了该缺点，将10％左右进入水中的有机物进行反硝化去除硝态氮，降低厌氧释磷的不利因素硝态氮。反硝化调节池改良A²/O工艺具有较好的同步脱氮除磷效果，且技术成熟，但对于进一步提升处理水平，技术存在较大的困难，且经济上不可行，冬季运行处理效果差。

生物脱氮的核心过程是微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程，已有的研究显示甲烷氧化菌可协同氨氧化菌氧化NH₄⁺，且甲烷氧化菌以CH₄作为能源和碳源；反硝化作用也称脱氮作用，是指反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N₂)或一氧化二氮(N₂O)的过程，已有的研究显示CH₄厌氧氧化是缺氧环境中重要的生化反应，NO₂^-或NO₃^-同样可作为CH₄厌氧氧化的电子受体，用化学方程式可以表述为：

5CH₄+8NO₃^-+8H⁺→5CO₂+4N₂+14H₂O                    (1)

(G°’＝-765kJ mol^-1CH₄)

3CH₄+8NO₂^-+8H⁺→3CO₂+4N₂+10H₂O                    (2)

(G°’＝-928kJ mol^-1CH₄)

垃圾填埋气(LFG)是填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物，主要成分为甲烷(CH₄)45％～60％、二氧化碳(CO₂)40％～60％、氮气(N₂)2％～5％、氧气(O₂)0.1％～1.0％等。CH₄和CO₂作为两种最重要的温室气体，是全球温室气体减排的主要对象。