[发明专利]A-A2O连续流污水脱氮除磷系统及短程脱氮方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种A-A²O连续流污水生物脱氮除磷系统及实现短程脱氮的方法，属于污水生物处理领域。 

背景技术

水体富营养化已成为全球性水环境问题，其主要原因之一是氮、磷营养元素的过量排放。为控制氮、磷营养元素过量排放对自然水体生态平衡的破坏，许多国家都严格限制排入天然水体的氮、磷量。我国制定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)对氮、磷的排放指标提出了更为严格的要求，其中一级排放标准(A标准)规定氨氮浓度不超过5mg/L，总磷浓度不超过0.5mg/L。因此，污水脱氮除磷新理论、新技术的研究开发即符合我国国情，又是污水处理领域的研究热点和国际前沿。 

近年来，产生了一系列污水脱氮除磷新理论，如短程硝化-反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等。其中短程脱氮以其高效、经济、节能、易于工程实践等优势受到广泛关注。传统的生物脱氮包括硝化和反硝化2个反应过程。其中硝化部分首先是由氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria，AOB)将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N的氨氧化过程；然后是由亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB)将NO₂^--N氧化为NO₃^--N的亚硝态氮氧化过程。最后通过反硝化细菌的反硝化作用将产生的NO₃^--N转化为N₂。其中NO₂^--N是硝化和反硝化2个过程的中间产物。如果将NH₄⁺-N氧化控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将NO₂^--N还原为N₂，经NH₄⁺-N→NO₂^--N→N₂这样的途径完成脱氮，即短程脱氮途径。短程脱氮与全程脱氮相比，缩短了反应时间，并可节约25％左右的供氧量，节约40％左右的反硝化所需碳源，减少污泥生成量，直接降低污水处理费用。 

实现短程脱氮的关键在于抑制NOB的活性或生长速率，造成AOB的数量或者活性在硝化系统中占优势，使活性污泥系统内的氨氧化速率大于系统内的亚硝态氮氧化速率，从而导致亚硝酸盐的积累。研究发现游离氨FA(Free Ammonia)、游离亚硝FNA(Free Nitrous Acid)、pH值、温度、DO浓度以及抑制剂等都能够影响AOB和NOB的代谢活性和生长速率。 

本发明在A-A²O连续流污水生物脱氮除磷系统中实现了短程脱氮，在技术上不同于现有技术，主要体现在以下四方面： 

(1)工艺的运行方式。污水生物处理工艺主要有两种运行方式，即间歇式工艺和连续流工艺。目前短程脱氮主要是在间歇式的工艺中实现的，这是由于间歇式工艺运行调控较灵活，尤其是对反应时间的控制简单易行，便于采取调控措施调整运行状态。对于大规模城市污水处理厂广泛采用的连续流工艺难于实现短程脱氮，主要是由于连续流工艺运行调控较复杂，可控变量少，调控手段和措施完全不同于间歇式工艺。本发明主要研究在连续流污水生物脱氮除磷系统中实现短程脱氮的方法。 

(2)水质条件。较高水温(30℃～38℃)容易实现短程硝化。游离氨FA的选择抑制途径也是实现短程硝化的主要途径。因此，有限的研究报道主要集中在水温较高的污泥厌氧消化液和高氨氮含量的垃圾渗滤液的处理。而对于实际城市污水，水温达不到实现短程脱氮的理想温度，低氨氮浓度也无法形成游离氨的选择性抑制。因此，实际城市污水处理系统非常难于实现短程脱氮。本发明主要研究在处理实际城市污水的连续流系统中实现短程脱氮的方法。 

(3)调控手段。目前关于短程脱氮在工程实践中应用的调控手段主要有高温、高游离氨FA抑制、低曝气量、基于DO、ORP、pH在线监测控制反应时间。本发明由于是处理实际城市污水的连续流系统，不具备高温和高游离氨FA抑制的水质条件，也无法通过DO、ORP、pH在线监测控制反应时间。本发明通过调控好氧区DO浓度、好氧区名义水力停留时间、好氧区实际水力停留时间实现短程脱氮，未见相关报道。