专利名称：一种在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法
技术领域：
本发明属于反硝化除磷技术领域，尤其涉及一种富集反硝化聚磷菌的方法。
背景技术：
氮、磷过量排放引起的水体富营养化是当前公众较为关注的环境问题之一，以控 制水体富营养化为目的的脱氮除磷已成为全世界污水处理领域的主要目标。反硝化除磷技 术是目前污水脱氮除磷的最新技术，该技术成功地解决了传统脱氮除磷工艺中的碳源争夺 矛盾，达到了“一碳两用”的效果，符合我国的可持续发展理念。反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphorus-removal Bacteria，缩写为 DPB)是一 类被用于反硝化除磷技术的特殊细菌，该菌种以O2和NO3--N作为电子受体，在厌氧条件下 分解体内的聚磷，并吸收污水中易降解的有机物并以PHB (聚羟基丁酸)形式储存在体 内；在好氧或缺氧条件下，分解体内的PHB，并以NO3--N为电子受体将污水中的磷吸入体内。将反硝化聚磷菌用于反硝化除磷技术，要解决的首要问题是反硝化聚磷菌的富集 培养。反硝化聚磷菌是聚磷菌的一种，一般采用两段法培养先将原活性污泥通过厌氧/好 氧(AO)模式富集聚磷菌，然后通过厌氧/缺氧(AA)模式富集反硝化除磷菌。中国专利公开号为CN 101372378A
公开日为2009年2月25日、发明名称为SBR 用于连续流双污泥反硝化除磷工艺快速启动的方法的专利，公开了采用两段法培养反硝化 聚磷菌的技术方案，且取得了较好的效果，但是该专利方法中在培养反硝化聚磷菌时缺少 曝气活化微生物阶段，系统中微生物活性难以得到保证；另外，该专利采用的间歇式反应器 (SBR)，虽然具有灵活控制的优点，但是自动化程度较高，操作较为不便；而且，目前国内外 现有的污水处理系统主要是建立在连续流反应器(CFR)的基础上，所以该专利方法在实际 中的应用也受到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明以提高系统内反硝化聚磷菌活性为目的，提供了一 种操作简便的在连续流反应器(CFR)中富集反硝化聚磷菌的方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案
一种在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法，包括以下步骤
1)将接种污泥转移到连续流反应器；
2)富集聚磷菌采取厌氧/好氧模式富集聚磷菌，初始时仅向厌氧区进水，当污泥的 厌氧释磷量或好氧吸磷量为2 4mg/L时，换作两段进水方式，同时向厌氧区和好氧区进水；
3)富集反硝化聚磷菌富集聚磷菌后，在连续流反应器的厌氧区和好氧区中间引入缺 氧区，同时向厌氧区和缺氧区进水，在厌氧/缺氧/好氧模式下富集反硝化聚磷菌。上述富集聚磷菌过程中，初始时保持厌氧区进水中磷酸盐浓度为5 10mg/L，换作 两段进水方式后，保持厌氧区进水流量和进水中磷酸盐浓度分别为2. 5^2. 8L/h和3 5mg/ L，好氧区进水流量和进水中磷酸盐浓度分别为0. 3 0. 5L/h和5(T60mg/L，该过程中的其他各项运行参数是厌氧区和好氧区进水COD值均控制在35(T400mg/L，厌氧区氨氮浓度为 8 10mg/L，好氧区DO为2 4mg/L，厌氧停留时间为3 4h，好氧停留时间为2 3h，污泥浓度维 持在2800 3000 mg/L，污泥回流比维持在100 200%之间，污泥龄(SRT)控制在10 13日，pH 值为7 8，温度为20 25°C。上述富集反硝化聚磷菌过程中，保持厌氧区进水中磷酸盐浓度为纩10mg/L，缺氧 区进水中NO3--N浓度为l(T20mg/L ；当发生吸磷现象时，进一步提高缺氧区进水中Ν03__Ν浓 度为25 30mg/L，该过程中的其他各项运行参数是缺氧区进水COD值控制在30(T350mg/ L，厌氧停留时间为2 2. 5h，缺氧停留时间为3. 8、h，好氧停留时间为0.圹lh，污泥浓度维 持在2500 2800 mg/L，污泥回流比维持在50 100%之间，污泥龄(SRT)控制在13 15日，pH 值为7 8，温度为20 25°C。所述厌氧区和好氧区进水COD值由乙酸钠、丙酸或者乙酸钠和丙酸的组合物提{共。与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果
1、本发明中反硝化聚磷菌的富集方法是在原有厌氧/缺氧(AA)模式基础上增加了一 个快速曝气区，构成厌氧/缺氧/好氧(AAO)模式，进一步降低残留COD和磷酸盐，利于厌 氧区的释磷，保证了系统内反硝化聚磷菌的活性；
2、本发明采用连续流反应器(CFR)代替间歇式反应器(SBR)富集培养反硝化聚磷菌， 用反应器的空间连续性代替时间连续性，使反硝化聚磷菌的富集过程能连续进行，且操作 简便；
3、本发明补充了反硝化聚磷菌的培养方式，目前国内外应用的污水处理系统主要是建 立在连续流反应器(CFR)的基础上，相对于在间歇式反应器(SBR)中富集反硝化聚磷菌，在 连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法在实际中的应用更广泛。
图1为本发明方法所用装置图2为聚磷污泥驯化期间磷酸盐浓度的变化；
图3为AAO模式下驯化第1天的污泥在好氧和缺氧条件下吸磷量的对比； 图4为AAO模式下驯化第11天的污泥在好氧和缺氧条件下吸磷量的对比。图中水箱1、蠕动泵2、搅拌器3、蠕动泵4、水箱5、增氧泵6、沉淀池7、曝气头8、 连续流反应器9、反应区10、反应区11、反应区12、反应区13。
具体实施例方式本发明是在自制的连续流反应器中先后运行厌氧/好氧(AO)和厌氧/缺氧/好 氧(AAO)两种模式，并将单一进水方式与两段进水方式相结合，采用好氧区加高浓度磷酸盐 和缺氧区加高浓度硝酸盐的进水方式，建立了高度选择性的聚磷菌和反硝化聚磷菌的培养 环境，从而实现在连续流反应器中反硝化聚磷菌的富集。下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。图1为本发明方法所用装置，此装置的主体部分为连续流反应器9，在此反应器中 先后可实现两种运行模式1)厌氧/好氧(AO)模式，用来强化生物除磷体系和富集聚磷菌；用来富集反硝化聚磷菌。当运行AO模式时，反应区10和 反应区11为厌氧区，反应区12和反应区13为好氧区；当运行AAO模式时，反应区10为厌 氧区，反应区11和反应区12为缺氧区，反应区13为快速曝气区。本发明的具体实施方式
如下
1)将接种污泥转移到连续流反应器
先对接种污泥进行预处理，包括闷曝、用人工配置的污水淘洗，然后将预处理后的污泥 转移到连续流反应器9中；本发明所采用的连续流反应器的有效容积为20. 7L，以人工配制 的污水为污泥驯化培养期间原水。2)采用厌氧/好氧(AO)模式来富集聚磷菌
该过程分为两个阶段，第一阶段的目的是让接种污泥中尽快含有一定数量的聚磷菌， 第二阶段的目的是强化富集聚磷菌。第一阶段是采用单一进水方式，即用蠕动泵2将进水从水箱1泵入厌氧区，保持进 水中磷酸盐浓度为5 10 mg/L,当污泥的厌氧释磷量或好氧吸磷量为2 4mg/L时，进入第二 阶段；
第二阶段换做两段进水方式，即用蠕动泵2将进水从水箱1泵入厌氧区的同时，用蠕动 泵4将进水从水箱5泵入好氧区，在保证厌氧区进水中具有一定浓度磷酸盐的同时，对好氧 区始端连续流加入高浓度磷酸盐，厌氧区进水流量和进水中磷酸盐浓度分布为2. 5^2. 8L/h 和3 5mg/L，好氧区进水流量和进水中磷酸盐浓度分别为0. 3 0. 5L/h和5(T60mg/L。在富集聚磷菌期间保持搅拌器的搅动，该期间的其他各项参数是厌氧区和好氧 区进水COD值均控制在35(T400mg/L，厌氧区氨氮浓度为8 10mg/L，好氧区DO为2 4mg/L， 厌氧停留时间为3 4h，好氧停留时间为2 3h，污泥浓度维持在280(T3000 mg/L，污泥回流 比维持在100 200%之间，污泥龄(SRT)控制在10 13日，pH值为疒8，温度为20 25°C，其中， 厌氧区和好氧区进水COD值由乙酸钠和丙酸各提供一半，厌氧区氨氮浓度由氯化铵提供。当污泥系统的除磷率超过80%时，说明污泥中的聚磷菌已成为优势菌群，完成了 聚磷菌的富集。图2即为驯化第11、15、20天的聚磷污泥驯化效果，当驯化第20天时污泥 的除磷率为82. 6%，已完成了聚磷菌的富集。3)采用厌氧/缺氧/好氧(AAO)模式来富集反硝化聚磷菌
富集聚磷菌后，在连续流反应器的厌氧区和好氧区中间引入缺氧区，用蠕动泵2将进 水从水箱1泵入厌氧区的同时，用蠕动泵4将进水从水箱5泵入缺氧区，保持厌氧区进水中 磷酸盐浓度为纩10mg/L。为了防止过多残留的Ν03_-Ν进入厌氧区，进而引起普通反硝化菌 利用碳源进行反硝化活动，对厌氧释磷产生抑制作用，缺氧区进水中N03_-N浓度前期控制 在l(T20mg/L，当发生吸磷现象时，进一步提高缺氧区进水中NO3--N浓度为25 30mg/L，缺 氧区进水中Ν03_-Ν浓度的控制可通过控制缺氧区出水及回流污泥中残留Ν03_-Ν浓度来实 现。在富集反硝化聚磷菌期间搅拌器保持搅拌，该期间的其他各项参数是缺氧区进 水COD值控制在30(T350mg/L，厌氧停留时间为2 2. 5h，缺氧停留时间为3. 8、h，好氧停留 时间为0. 8 lh，污泥浓度维持在250(T2800 mg/L,污泥回流比维持在5(Tl00%之间，污泥龄 (SRT)控制在13 15日，ρΗ值为7 8，温度为20^25°C。在反硝化聚磷菌富集期间，对污泥中反硝化聚磷菌的数量进行周期性评估。本
5发明采用的估计方法是根据污泥在缺氧条件和好氧条件下的吸磷情况得出污泥的缺氧 吸磷速率 和好氧吸磷速率f_，其中计算吸磷速率的时间为固定为90min，然后由公式
= 计算反硝化聚磷菌在全部聚磷菌中所占的比例图3为在AAO模式下驯化第
1天的污泥在好氧和缺氧条件下吸磷量的对比，图4为在AAO模式下驯化第11天的污泥在 好氧和缺氧条件下吸磷量的对比，根据图3和图4的数据估算出连续流反应器系统中反硝 化聚磷菌占全部聚磷菌的比例分别为28. 1%和51. 4%，达到了反硝化聚磷菌快速富集的要 求。
权利要求
一种在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法，其特征在于，包括以下步骤1) 将接种污泥转移到连续流反应器；2) 富集聚磷菌采取厌氧/好氧模式富集聚磷菌，初始时仅向厌氧区进水，当污泥的厌氧释磷量或好氧吸磷量为2~4mg/L时，换作两段进水方式，同时向厌氧区和好氧区进水；3) 富集反硝化聚磷菌富集聚磷菌后，在连续流反应器的厌氧区和好氧区中间引入缺氧区，同时向厌氧区和缺氧区进水，在厌氧/缺氧/好氧模式下富集反硝化聚磷菌。
2.根据权利要求1所述的在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法，其特征在于 所述富集聚磷菌过程中，初始时保持厌氧区进水中磷酸盐浓度为5 10mg/L，换作两段进水 方式后，保持厌氧区进水流量和进水中磷酸盐浓度分别为2. 5^2. 8L/h和3 5mg/L，好氧区 进水流量和进水中磷酸盐浓度分别为0. 3^0. 5L/h和5(T60mg/L，该过程中的其他各项运 行参数是厌氧区和好氧区进水COD值均控制在35(T400mg/L，厌氧区氨氮浓度为8 IOmg/ L，好氧区DO为2 4mg/L，厌氧停留时间为3、h，好氧停留时间为2 3h，污泥浓度维持在 2800^3000 mg/L，污泥回流比维持在100 200%之间，污泥龄(SRT)控制在10 13日，pH值为 7 8，温度为20 25°C。
3.根据权利要求1所述的在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法，其特征在于 所述富集反硝化聚磷菌过程中，保持厌氧区进水中磷酸盐浓度为圹10mg/L，缺氧区进水 中NO3--N浓度为l(T20mg/L ；当发生吸磷现象时，进一步提高缺氧区进水中Ν03__Ν浓度为 25 30mg/L，该过程中的其他各项运行参数是缺氧区进水COD值控制在30(T350mg/L，厌 氧停留时间为2 2. 5h，缺氧停留时间为3. 8、h，好氧停留时间为0.纩lh，污泥浓度维持在 2500 2800 mg/L，污泥回流比维持在50 100%之间，污泥龄(SRT)控制在13 15日，pH值为 7 8，温度为20 25°C。
4.根据权利要求3所述的在连续流反应器中富集反硝化聚磷菌的方法，其特征在于 所述厌氧区和好氧区进水COD值由乙酸钠、丙酸或者乙酸钠和丙酸的组合物提供。
全文摘要
本发明公开了一种在连续流反应器(CFR)中富集反硝化聚磷菌的方法。本发明方法是在连续流反应器中依次富集聚磷菌和富集反硝化聚磷菌，富集聚磷菌是在厌氧/好氧(AO)模式下进行，富集反硝化聚磷菌是在厌氧/缺氧/好氧(AAO)模式下进行。本发明方法在富集反硝化聚磷菌时，在原有的厌氧/缺氧(AA)模式基础上增加了一个快速曝气区，构成厌氧/缺氧/好氧(AAO)模式，保证了系统内反硝化聚磷菌的活性；相对于间歇式反应器(SBR)，本发明方法具有操作简便的优点，并且在实际中的应用更广泛。
文档编号C02F3/30GK101948177SQ20101050499
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者徐恒, 王弘宇 申请人:武汉大学