专利名称：一种新型序批式反应器污水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种利用序批式反应器去除高浓度低碳源污水中有机污染物和无机营养污染物的污水处理新方法。
背景技术：
序批式反应器是一种将反应过程与固液分离过程集成在同一反应器中完成的一种广泛应用于污水生物处理的系统。目前的序批式生物反应器广泛应用于废水生物处理，可有效地去除废水中的有机污染物和氮、磷无机污染物。在序批式反应器中可较容易形成好氧、缺氧和厌氧的环境条件，实现有机物的氧化、硝化、反硝化和生物除磷。进行硝化作用的硝化菌属于自养化能细菌，与异养微生物相比生长缓慢，因此污水处理系统需要维持较长的污泥龄，才能够使反应器中有足够数量的硝化微生物。生物除磷是通过聚磷微生物对磷的超量摄取使其从污水中转移到污泥细胞中，通过排放剩余污泥方式实现系统中磷的去除，因此，系统排放污泥的周期不宜过长也就是污泥龄应当比较短。生物硝化和生物除磷对污泥龄的要求存在矛盾，现在的解决方法是将系统污泥龄维持在两者的要求之间，但硝化过程和生物除磷过程都未达到最佳的优化状态。本发明就是在提出一种新型序批式生物膜-活性污泥污水处理方法，通过反应器构造的改进和系统操作条件的调整将两类微生物的污泥龄相分离分别进行控制。
发明内容
本发明提出的新型序批式反应器污水处理方法是在序批式活性污泥反应器中引入轻水球形填料，通过调整反应器的进水方式和曝气方式，将异养微生物、聚磷微生物、反硝化微生物与硝化微生物的污泥龄相分离，通过同步硝化反硝化及反硝化聚磷等过程，高效去除高浓度低碳源污水中有机污染物、含氮污染物和含磷污染物。
本发明的新型序批式反应器污水处理方法，运行过程包括厌氧进水阶段、好氧反应阶段、静置分离阶段和排水阶段，其特征在于没有常规序批式反应器的混合阶段；在序批式活性污泥反应器中添加轻水填料，为生物膜的生长提供附着介质；通过进水方式和曝气方式的调整，使化能异养微生物、聚磷菌和反硝化菌优先生长于活性污泥中，而使硝化菌以生物膜的形式附着在轻水填料上；通过固液分离方式的控制使生物硝化过程和生物除磷过程的污泥龄分离控制得以实现。
本发明的新型序批式反应器污水处理方法，(1)在传统的序批式活性污泥系统中引入轻水填料，形成生物膜-活性污泥集成反应器，为不同种类微生物污泥龄相分离提供条件，使反应器中异养微生物、聚磷菌和反硝化菌处于悬浮生长状态，而硝化微生物处于附着生长状态；(2)用静止进水阶段取代了传统序批式反应器除磷脱氮过程的进水和厌氧两个阶段；(3)通过控制进水方式使聚磷微生物能够接触到污水中易降解有机物，同时生物膜上生长的硝化菌不能接触到进水中的有机物，而只能接触到污水中的氨氮；(4)在好氧阶段通过溶解氧浓度控制形成同步硝化反硝化以及反硝化聚磷过程；(5)在静置阶段悬浮生长的活性污泥沉淀下来，而轻水填料上浮，使硝化菌和聚磷微生物相分离，再通过控制污泥排放和填料脱膜分别调整两种微生物的污泥龄，实现污泥龄的分离控制。综上所述，这种新型序批式反应器污水处理方法通过反应器构造的改进和系统操作条件的调整，将两类微生物的污泥龄相分离分别进行控制，解决了序批式反应器污水处理中不同微生物对污泥龄要求之间的矛盾，同时也节省处理时间，使微生物除磷脱氮过程在合理优化的条件下顺利进行，为经济高效污水处理提供了一种有益的新方案。
如附图所示，为本方法发明四个运行过程对应序批式活性污泥反应器的纵剖面示意图。
图1所示为本发明新型序批式反应器污水处理方法的进水阶段示意图；图2所示为本发明新型序批式反应器污水处理方法的反应阶段示意图；图3所示为本发明新型序批式反应器污水处理方法的分离阶段示意图；图4所示为本发明新型序批式反应器污水处理方法的排水阶段示意图。
附图标记的说明1为附着生物膜的轻水填料，2为污水，3为活性污泥，4为处理水，5为剩余污泥排放，6为处理水排放。
具体实施例方式
在序批式活性污泥反应器中添加占反应器体积比10～20％，粒径0.1cm比重为0.98的轻水填料，轻水填料为生物膜的生长提供附着介质，从而形成序批式生物膜-活性污泥集成反应器。由于采用比重小于水的轻水填料为不同种类微生物的分离生长提供了前提条件。通过进水和曝气等操作条件的调整，使异养微生物和聚磷菌优先生长于活性污泥中，而使硝化菌优先生长于生物膜中，使硝化过程和生物除磷过程的污泥龄分离控制得以实现。该序批式反应器的运行过程包括厌氧进水阶段、好氧反应阶段、静置分离阶段和排水阶段，没有常规序批式反应器的混合阶段。如附图所示，为本方法发明四个运行过程的示意图。①如附图1所示，在进水阶段厌氧条件下将含有机污染物、氮、磷污染物的污水从反应器底部均匀进入反应器，污水2与沉降于反应器底部的活性污泥3相接触，使污水中有机物与聚磷微生物接触，此过程中不进行混合，污泥层3在上升水流的作用下有缓慢的上升，但由于重力作用还会沉降从而与所处理污水接触。污水中短链脂肪酸被聚磷微生物吸收在体内以储能物质储存起来并释放磷，其余易降解有机物被异养微生物发酵产生短链脂肪酸被聚磷微生物吸收。由于进水阶段不进行充分混合，而在反应器上部生物膜1中的微生物不能接触到有机物，所以利用有机物的异养微生物优先生长于活性污泥3中。在进水阶段聚磷微生物吸收有机物以储能物质储存起来，同时释放出大量的磷；②如附图2所示，在好氧反应阶段将反应器中的溶解氧浓度通过在线溶解氧监控设备或在线氧化还原电位监控设备控制在低溶氧浓度(0.5mg/L)条件下，实现同步硝化反硝化及反硝化聚磷过程，聚磷微生物可以通过硝化过程产生的亚硝酸盐作为电子受体氧化储能物质进行生物氧化作用，从环境中超量摄取磷。由于在好氧阶段填料1上的生物膜才能与污水混和接触，而此时污水中大部分有机物已经被去除，生物膜中的微生物并不能利用有机碳进行生物氧化作用，可供利用的电子供体只有污水中存在的氨氮。另外由于硝化细菌世代时间较长，当活性污泥3的污泥龄较短情况下硝化细菌更倾向于附着生长避免从反应体系中流失。综上所述，通过进水方式和曝气方式的调整异养微生物优先生长于活性污泥3中而硝化细菌倾向于附着生长；③如附图3所示，当污染物的去除过程完成以后，反应器进入到固液分离阶段，填料1上的硝化菌由于比重较小而上浮，污泥3中的聚磷菌、反硝化菌、异养微生物沉降到反应器的底部，因此实现了不同种类微生物污泥龄的分离。④如附图4所示，当固液分离进行完全后，系统排放处理后的污水4(过程6)，同时可排出部分沉淀污泥3(过程5)控制聚磷微生物在较短的污泥龄条件下运行。还可通过控制污泥3排放和填料1脱膜分别调整两种微生物的污泥龄。
权利要求
1.一种新型序批式反应器污水处理方法，运行过程包括厌氧进水阶段、好氧反应阶段、静置分离阶段和排水阶段，其特征在于没有常规序批式反应器的厌氧混合阶段；在序批式活性污泥反应器中添加轻水填料(1)，为生物膜生长提供附着介质；通过进水方式和曝气方式的调整，使化能异养微生物、聚磷菌和反硝化菌优先生长于活性污泥(3)中，而使硝化菌以生物膜的形式附着在轻水填料(1)上，同时通过固液分离方式的控制使生物硝化过程和生物除磷过程的污泥龄分离控制得以实现。
2.根据权利要求1所述的新型序批式反应器污水处理方法，其特征在于在序批式活性污泥反应器中添加的轻水填料(1)是粒径为0.1cm，比重为0.98的轻水填料，其所占反应器的体积比为10～20％。
3.根据权利要求1所述的新型序批式反应器污水处理方法，其特征在于反应器的进水方式采用将污水从反应器底部均匀布水，使污水中有机物与聚磷微生物接触，此过程中不进行混合，污泥层在上升水流的作用下缓慢上升，但由于重力作用还会沉降从而与所处理污水接触，此阶段在反应器上部填料(1)生物膜中的微生物不能接触到有机物，使利用有机物的异养微生物优先生长于活性污泥(3)中。
4.根据权利要求1所述的新型序批式反应器污水处理方法，其特征在于在好氧反应阶段将反应器中的溶解氧浓度通过在线溶解氧监控设备或在线氧化还原电位监控设备控制在0.5mg/L的低溶氧浓度条件下，实现同步硝化反硝化及反硝化聚磷过程。
5.根据权利要求1所述的新型序批式反应器污水处理方法，其特征在于固液分离阶段，填料(1)上的硝化菌由于比重较小而上浮，污泥(3)中的聚磷菌、反硝化菌、异养微生物沉降到反应器的底部，实现了不同种类微生物污泥龄的分离；当固液分离进行完全后，可通过控制污泥排放和填料(1)脱膜分别调整两种微生物的污泥龄，实现污泥龄的分离控制。
全文摘要
本发明涉及一种利用序批式反应器去除高浓度低碳源污水中有机污染物和无机营养污染物的污水处理新方法。其工艺特征在于在序批式活性污泥反应器中引入轻水球形填料，通过调整反应器的进水方式和曝气方式，将异养微生物、聚磷微生物、反硝化微生物与硝化微生物的污泥龄相分离控制。该反应器运行分为厌氧进水阶段、低溶氧反应阶段、分离阶段和排水阶段。通过系统控制可实现短程同步硝化反硝化和反硝化聚磷等过程，高效去除高浓度低碳源污水中有机污染物、含氮污染物和含磷污染物。
文档编号C02F3/30GK1597566SQ200410009370
公开日2005年3月23日 申请日期2004年7月26日 优先权日2004年7月26日
发明者李久义, 王连俊, 王锦, 许兆义, 李进, 杨成永, 姜栋, 孙飞云 申请人:北京交通大学