[实用新型]改良型A2/O生物膜同步脱碳除氮磷反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保设备技术领域，特别涉及改良型A²/O生物膜同步脱碳除氮磷反应器。

背景技术

随着我国对脱氮除磷要求的日益严格以及污水低碳源特点的普遍化，对大多数污水处理厂来说，都面临处理出水中氮、磷不达标而不得不升级改造的问题。尽管目前的污水脱氮除磷工艺技术很多，但发挥主要作用的仍然是常规A²/O工艺(包括传统A²/O工艺及倒置A²/O工艺)，世界上通过常规A²/O工艺来完成脱氮除磷的污水占80％以上。在我国的生物脱氮除磷工艺中，常规A²/O占有60％以上的市场，是城市污水处理中的主流工艺。

然而，从目前我国污水处理的应用现状来看，同步脱氮除磷工艺对氨氮(NH₄⁺-N)及总磷(TP)的去除效果在某些污水处理中或者偏低，或者不稳定。部分污水工艺仍然要通过后续的深度处理来实现废水的达标排放。

造成氮磷去除率偏低的主要原因有：

(1)污泥龄(SRT)矛盾：污泥龄反映了活性污泥系统中微生物的生长状态、生长条件与世代周期等基本特征。由于常规A²/O工艺将缺氧、厌氧和好氧三种不同环境条件下生长的微生物，如聚磷菌、普通异养反硝化菌、普通异养菌和自养硝化菌等混合在同一系统中生长，而各个类型微生物的生长周期不同，由此不可避免存在污泥龄的矛盾，即：当延长SRT时，硝化过程显著，脱氮效果好；但是SRT过长，排出的剩余污泥量偏少，除磷效率较低；降低SRT，则除磷效果变好；但是SRT过短，大量硝化菌会被排出系统，从而影响硝化反应进程，氨氮去除率较低。

(2)碳源竞争的矛盾严重影响脱氮除磷效率：在常规A²/O工艺中，废水首先进入厌氧区，然后再依次进入缺氧区和好氧区。其中缺氧区的反硝化过程是氮的主要去除途径，该反应顺利进行的前提就是在缺氧区有充足的碳源提供电子供体，而碳源则主要来自进水废水中的有机物。另一方面，磷的去除要求进水中的大量碳源在厌氧段转化为聚磷菌(PAO)生物细胞内的聚合物聚-β-羟基烷酸(酯)(polyhydroxyalkanoate，PHA)，同时释放体内的磷，然后聚磷菌利用PHA在后续好氧区被氧化时产生的能量用于过量吸磷，实现对磷的去除。在A²/O系统中，聚磷菌的释磷过程几乎消耗掉进水中绝大部分易为生物降解的有机物碳源，而到缺氧段，仅剩余很少的慢速或难生物降解的有机物用于反硝化反应，导致反硝化潜力不能充分发挥，脱氮效果差。另一方面，当好氧段回流的混合液进入厌氧区时，混合液中的反硝化菌会优先于聚磷菌利用进水中的有机物进行脱氮，使聚磷菌释磷程度降低，胞内储存的PHA的数量下降，随后的好氧吸磷也不会充分，导致除磷效果较差。当进水中的碳源缺乏，即进水的C/N比较低时，该矛盾会异常突出。

(3)反应器功能不够明确。大部分同步脱氮除磷工艺，无论是常规A²/O工艺还是一体化的续批式反应器SBR或氧化沟工艺等，其硝化液回流多与污泥回流合二为一，如此则导致所有的菌种，包括硝化菌、反硝化菌与聚磷菌等成为一个庞杂的混合体。如对厌氧池而言，大量硝化菌和反硝化菌的进入使得聚磷菌释放磷的优势变得不明显，而在缺氧池内，反硝化菌面临与聚磷菌等对碳源的竞争，而好氧菌的加入更使得反硝化菌的优势不够明显。如此则导致每个单体构筑物的功能不够明确，最终影响了对污水中氮磷的去除效率。

(4)硝化、反硝化和除磷过程均始终要经历抑制-复苏-抑制-复苏的重复过程。如硝化菌，当其处于厌氧区时，其活性会受到一定的抑制，而当它再次进入硝化区时又需要一段恢复活性的过程；对反硝化菌和聚磷菌等也同样如此。这样的结果就是：整个硝化、反硝化和除磷过程都要重复经历抑制阶段，从而导致各反应区内的主体反应速度变缓。

(5)由于常规的A²/O工艺中，其硝化液的回流是从好氧区出水直接回流到缺氧区的。在反硝化脱氮的缺氧区，要求环境中的溶解氧(DO)浓度在0.5mg/L以下。当回流污泥或回流硝化液中的溶解氧(DO)浓度较高时，会严重抑制反硝化过程的发生。

(6)大部分同步脱氮除磷工艺中的活性污泥量偏低，常规的污泥量MLSS在2000～4000mg/L。随着污水中氮磷含量的日益增多，这些污泥量远远不足以实现氮磷及有机物的高效去除。