[发明专利]糖降解生物除磷脱氮工艺及系统

说明书

本发明涉及一种利用微生物去除污水中磷、氮营养物的工艺方法及工艺系统。

磷是水体富营养化造成污染的首要因素。因此，采用适当的工艺方法和工艺系统去除污水中磷营养物是污水处理的重要课题，对于减少和防止环境污染有着重要意义。现有技术中去除污水中磷营养物的方法主要有两种，即化学法和生物法。化学法是最早采用的除磷方法，这种方法虽然可以有效地除磷，但却带来了处置大量化学污泥的难题，因此其使用范围受到一定的限制。生物法是本世纪70年代新发展起来的除磷方法，它是利用某些微生物的厌氧、好氧交替过程来实现除磷的。一般认为，某些微生物在厌氧条件下可将体内的聚磷水解成磷酸根而释放磷，释放出的能量供微生物吸收水中的有机物；而在好氧条件下，微生物则使体内吸收的有机物氧化，释放出的能量供微生物吸收液相中的磷再合成聚磷。而且，好氧时吸收的磷比厌氧时释放的磷更多。因此，将含高磷的微生物以剩余污泥的形式排出污水处理系统时，可以达到使污水除磷的目的。在微生物厌氧、好氧交替过程中，由于污水中的NO₃在厌氧、缺氧时的反硝化也要消耗水中的有机物，因而对生物除磷形成干扰并直接影响生物除磷的效果。因此，脱氮也是生物除磷技术中的重点研究课题。在这方面已有很多的工艺流程，通过适当的硝化和反硝化可以去除水中的氮。总之，由于生物除磷法不存在处置大量化学污泥的难题，因而受到世界各国的普遍重视。

现有技术中，基于微生物厌氧、好氧交替过程的生物除磷工艺方法和工艺系统虽然有多种，但大致可以分为两类，即侧流生物除磷和主流生物除磷。在侧流生物除磷工艺系统中，厌氧放磷池设置在回流污泥线上；而在主流生物除磷工艺系统中，厌氧放磷池则设置在主水流线上。但是，无论是侧流除磷系统还是主流除磷系统，其实际的除磷效果都不够理想，有的甚至达不到预期的除磷效果。究其原因，很可能在于微生物厌氧放磷过程中聚磷水解供能机制的研究尚欠透彻。1987年，日本学者Mlon等人就曾提出，厌氧时供微生物吸收有机物的能量不一定是微生物体内聚磷水解释放的能量，而可以是通过微生物体内糖酵解途径提供的能量。虽然Mlno等人没有进一步研究细胞内外碳水化合物在生物除磷时的功能，但聚磷水解供能理论的不完善却是客观存在的。

本发明人经过多年研究证实，在厌氧条件下，微生物倾向于利用降解体内的糖提供能量维持生活，而不倾向于利用聚磷水解提供能量吸收有机物，只有当活性污泥中的含糖量降到10％以下时，微生物才会利用聚磷水解提供能量吸收有机物、同时释放磷。换句话说，活性污泥含糖量很高时，微生物虽然也可能吸收有机物，但不能除磷；只有当含糖量低于10％时，才能取得满意的除磷效果。由此可见，活性污泥和微生物体内含糖量的高低，将是决定生物除磷效果的关键因素。一般来说，微生物体内糖的降解只有在厌氧条件下才能发生在缺氧(有NO₃^-)时，微生物体内含糖量基本不变；而在好氧时，微生物体内合成积累糖。厌氧时，糖的降解又可分为快速和慢速两个过程。快速过程伴随着有机物的吸收和磷的释放；但含糖量远远高于10％时，聚磷并不水解或水解速度极慢，慢速过程是在微生物吸收足够的有机物、水中可利用的有机物耗尽之后进行的，其降解量随厌氧时间的增长而增加。微生物体内糖的合成积累和降解变化过程，为控制活性污泥含糖量，进而提高生物除磷效果提供了可能性。

本发明的目的即在于获得一种可有效降低活性污泥和微生物体内含糖量的生物除磷脱氮工艺方法和工艺系统，以提高生物除磷的效果。

为了实现上述目的，本发明在主流生物除磷工艺系统中增设一糖降解池，以使厌氧过程末端的含糖量降到10％以下。经过糖降解并充分吸收有机物的活性污泥经反硝化脱氮后，其体内吸收的有机物被部分利用，因此转入好氧池进行好氧吸磷时，微生物用体内吸收的有机物合成积累的糖量也不会过高。含糖量已受到控制的活性污泥回流到厌氧放磷时，可以保证正常的糖降解、有机物吸收和磷释放，从而提高生物除磷的效果。以下结合具体实施例对本发明糖降解生物除磷脱氮工艺及系统的技术特征作进一步的详细说明。

附图1为本发明糖降解生物除磷脱氮工艺系统及工艺流程图。