专利名称：超声波提高生物脱氮除磷效率方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波提高污水的生物脱氮除磷效率的方法，是一种通过对连续式脱氮除磷设施后二沉池或间歇式脱氮除磷反应器中的部分浓缩污泥进行超声波辐射促进污泥中具脱氮除磷功能微生物的活性，以提高污水生物处理设施的脱氮除磷效率的方法。
背景技术：
环境污染和水体富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术成为污水处理领域的热点和难点。当前污水脱氮除磷工艺主要有化学脱氮除磷和生物脱氮除磷两方面，其中生物脱氮是目前公认的最经济的方法，但其效率亟需提高。因此，研究和开发高效、经济的生物脱氮除磷工艺及提高其效率的方法成为当前城市污水处理技术的研究重点。
污水生物脱氮是有机氮在氨化菌的作用下分解转化为氨态氮(氨化作用)、在好氧条件下通过硝化菌的作用将氨氮氧化为硝酸盐氮(硝化作用)、再通过缺氧条件下反硝化菌的作用将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除(反硝化作用)；而污水生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，过量地从外部环境中摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在细菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污水中除磷效果。
在生物脱氮除磷的过程中，微生物活性以及胞外酶的活性起到至关重要的作用，直接影响到微生物的处理能力。而在当前生物脱氮除磷工艺中，普遍存在的问题是处理速度慢，水力停留时间长。要解决这些问题，提高微生物处理能力是一个很好的办法。
根据低强度超声波可以有效促进微生物活性的特性，可以将其运用于生物脱氮除磷微生物的脱氮作用主要依靠酶尤其是胞外酶的催化，超声波提高胞外酶的产率促使氨化反应、硝化反应以及反硝化反应更迅速的进行，提高生物脱氮能力。超声波的空化作用造成细胞表面微伤可提高细胞壁细胞膜的通透性，促进细胞膜主动运输，进而促进聚磷菌对磷的释放和吸收，提高生物除磷的速度和处理能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、经济的强化生物脱氮除磷能力的方法，以满足日益严格的水质排放标准对排放水中氮磷含量的要求。
本发明采取的技术方案是一种利用超声波提高污水的生物脱氮除磷效率的方法，对于任一具备脱氮除磷功能的水处理流程只需每天对连续式脱氮除磷设施后设置的二沉池或间歇式脱氮除磷反应器中1％-60％的浓缩污泥进行1-6次的超声波辐射处理，以促进污泥中具有脱氮除磷功能微生物的活性，提高其脱氮除磷能力。然后将该污泥回流至脱氮除磷反应器(或设施)。
对二沉池或间歇式脱氮除磷反应器中含有的具脱氮除磷功能微生物的浓缩污泥进行超声所采用的超声波频率为20-500kHz，强度为0.05-10W/cm2，超声持续时间为0.5-60min。
本发明的有益效果本发明采用频率为20-500kHz的超声波对连续式或者是间歇式的脱氮除磷反应器中1％-60％剂量的具脱氮除磷能力微生物进行辐照，增强微生物酶的活性以及细胞膜通透性，从而提高微生物脱氮除磷能力。应用本发明可提高生物脱氮除磷能力40％-60％以上，可有效缓解日益尖锐的水体富营养化问题，解决目前采用生物脱氮除磷处理方法出水难以达标的问题。
图1为本发明应用于连续式脱氮除磷设施的工艺流程图。
图2为本发明应用于间歇式脱氮除磷反应器的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。
本发明所涉及的污水生物脱氮除磷工艺，从工作方式上可分为连续式和间歇式两种。对于连续式生物脱氮除磷工艺，则只需对脱氮除磷设施后二沉池的浓缩回流污泥进行提取和超声辐照；而对于间歇式脱氮除磷反应器，则可以在其闲置阶段直接对反应器内的浓缩污泥进行提取和超声辐照。
实施例1如图1所示，在连续式生物脱氮除磷设施后设有二次沉淀池，二沉池的底部设有剩余污泥排放口和回流污泥管路，可以在回流污泥管路上对部分回流污泥进行超声辐照，并将经辐照的污泥微生物回流至脱氮除磷设施的入水口。本实施例对含有微生物的污泥进行提取是从设在连续式生物脱氮除磷反应器之后的二次沉淀池的回流污泥管道上按照每天1-6次进行提取，将提取的污泥微生物以20-40kHz的超声波频率对其进行每次5-30分钟的超声辐照处理，每次提取的污泥量约为回流污泥的5％-25％。
实施例2如图2所示，当采用间歇式脱氮除磷反应器时，可直接取泥水混合物的5％-25％经沉淀浓缩后超声处理5-30分钟，再返回至反应器进水口，若是在反应器沉淀或者是闲置阶段超声，则可以直接取反应器底部浓缩污泥进行超声。采用的超声频率为20-40kHz，每天超声1-6次。
权利要求
1.一种利用超声波提高污水的生物脱氮除磷效率的方法，其特征在于，包括对于连续式脱氮除磷设施，其后设有二次沉淀池，每天多次按1％-60％的比例取二沉池的浓缩回流污泥进行超声波辐射，促进污泥中具有脱氮除磷功能微生物的活性，然后将该污泥回流至脱氮除磷设施以提高其脱氮除磷能力；对于间歇式脱氮除磷反应器，可每天多次按1％-60％的比例直接取反应器内的沉淀浓缩污泥超声辐射，以提高反应器内微生物的脱氮除磷能力。
2.如权利要求1所述超声波提高污水的生物脱氮除磷效率方法，其特征在于每天对连续式脱氮除磷设施后的二沉池或间歇式脱氮除磷反应器中的浓缩污泥进行1-6次的超声波辐射。
3.如权利要求1所述超声波提高污水的生物脱氮除磷效率方法，其特征在于超声浓缩污泥所采用的超声波频率为20-500kHz，强度为0.05-10W/cm2，超声持续时间为0.5-60min。
全文摘要
本发明涉及一种利用超声波提高污水的生物脱氮除磷效率的方法，对于任一具备脱氮除磷功能的水处理流程只需每天多次对连续式脱氮除磷设施后的二沉池或间歇式脱氮除磷反应器中的部分浓缩污泥进行超声波辐射处理，促进污泥中具有脱氮除磷功能微生物的活性，然后将该污泥回流至脱氮除磷反应器或设施中以提高其脱氮除磷能力。
文档编号C02F1/36GK1884133SQ20061008680
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者刘红, 谢倍珍 申请人:北京航空航天大学