专利名称：实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域。
背景技术：
反硝化除磷(Denitrifying Phosphorus Removal)工艺是指反硝化除磷菌以 NO3-或N02_为电子受体，利用内碳源(PHA)，通过“一碳(PHA)两用(除磷脱氮)，，的方式同 步实现反硝化脱氮和吸磷。显然，反硝化除磷理论打破了传统脱氮除磷理论所认为的脱氮 除磷过程必须分别由专性反硝化菌和专性除磷菌来完成的理念，使得除磷和反硝化脱氮过 程由同一类微生物来实现。在该工艺中，N03_已不再单纯地被认为是除磷工艺的抑制性因 素，而是作为最终的电子受体进行吸磷作用。与传统的脱氮除磷工艺相比，反硝化除磷工艺 可节省50%的COD需求量，氧气耗量也能节省30%，同时污泥产量也有望减少50%。当缺氧吸磷的电子受体是亚硝酸盐的时候，曝气能耗和污泥产量会进一步降低， 同时具有更快的反应速率，因而使得该技术更具优势。大量的研究表明，在较低浓度的时 候，亚硝酸盐可以作为反硝化除磷的电子受体进行缺氧吸磷。但是当其浓度超过一定值的 时候，反而会对缺氧吸磷产生抑制作用。在不同的研究中，该抑制浓度不同，亚硝酸盐的抑 制浓度阈值和系统中反硝化除磷菌的富集程度，体系的PH等相关。比如有的研究者发现当 亚硝酸盐浓度超过8mg/L即可对缺氧吸磷产生抑制，而有的研究者发现115mg/L的亚硝酸 盐也不会对反硝化除磷产生抑制作用。目前的研究热点集中在对抑制机理的阐释上，如有 的研究者提出是HNO2,而不是NO2-对缺氧吸磷产生抑制作用，并建立了抑制模型。
发明内容
本发明要解决现有SBR工艺中采用亚硝酸盐作为电子受体进行缺氧吸磷的时候， 过高的亚硝酸盐会产生抑制作用的技术问题；而提供了实时控制分段投加亚硝酸盐进行反 硝化除磷的方法。本发明中实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法是按下述步骤进行 的一、室温条件下，将污水通入SBR反应器中，混合2 3h (目的是释放磷)，取厌 氧末端的泥水混合物进行序批式实验，按不同浓度投加亚硝酸盐进行缺氧反应，确定吸磷 抑制的亚硝酸盐浓度阈值，然后将最高不对缺氧吸磷产生抑制的亚硝酸盐浓度定为投加浓 度；二、按投加浓度向SBR反应器中投加亚硝酸盐，运行反应器，同时对SBR反应器的 pH值和ORP进行实时监控；三、继续处理污水至pH值出现从上升到下降的拐点时，按投加浓度投加亚硝酸 盐，同时投加稀盐酸调节PH值为7. 0 7. 5，继续实时监测pH和ORP的变化；四、当pH值再次出现上升到下降的拐点时，重复操作步骤三，直至ORP出现由缓慢 下降到急剧下降时，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
根据生物除磷的反应原理，在好氧或缺氧吸磷过程中会发生质子的转移和传递， 从而影响到混合液的PH值，因而PH的变化能够间接且较为快捷的反映出生物除磷的过程 变化。ORP值反应了溶液体系中氧化态和还原态物质的含量相对比例情况，以亚硝酸盐作为 电子受体的缺氧生物除磷过程中，NO2-和PO43-属于氧化态物质，其浓度变化情况也可以通 过ORP的变化来间接地反映。本发明方法的出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002) 一级A 标准。本发明通过pH值和ORP来的变化来实时控制亚硝酸型反硝化除磷过程，从而开发 出一种可以利用亚硝酸盐进行稳定反硝化除磷的方法。采用本发明方法，亚硝酸盐被用作 反硝化除磷的电子受体，持续保证反硝化除磷的进行，从而可以节省同步脱氮除磷的碳源， 降低剩余污泥产量，并且该控制方法还具有运行费用低，简单灵活，管理方便，反应器的容 积利用率高等优点。通过及时连续批次投加亚硝酸盐，可以消除由于其浓度过高导致的吸 磷抑制，从而使得缺氧吸磷过程可以顺利进行。通过实时判定反应进程，确定每次亚硝酸盐 的消耗点，从而及时补加亚硝酸盐为电子受体，保证吸磷的持续进行。而通过反应最终点的 判断，可及时终止反应，使得反应器的运行更加科学合理，缩短了总反应的时间，提高了反 应器的容积利用率。
图1是厌氧/缺氧SBR反应器示意图，图中1表示计算机，2表示集成控制箱，3表 示PH计，4表示ORP仪；5表示搅拌器，6表示在线ORP探头，7表示在线pH探头，8表示滗 水器，9表示加药泵，10表示亚硝酸盐药剂瓶，11表示进水泵；12表示进水箱；图2是实时 控制分段投加亚硝酸盐在线参数PH、0RP图，图中F1-F5为pH值的特征点，E为ORP的特征 点；图3是NCV-N、Ρ0/—-Ρ相关变化图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式中实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方 法是按下述步骤进行的一、室温条件下，将污水通入SBR反应器中，混合2 3h (目的是释放磷)，取厌 氧末端的泥水混合物进行序批式实验，按不同浓度投加亚硝酸盐进行缺氧反应，确定吸磷 抑制的亚硝酸盐浓度阈值，然后将最高不对缺氧吸磷产生抑制的亚硝酸盐浓度定为投加浓 度；二、按投加浓度向SBR反应器中投加亚硝酸盐，运行反应器，同时对SBR反应器的 pH值和ORP进行实时监控；三、继续处理污水至pH值出现从上升到下降的拐点时，按投加浓度投加亚硝酸 盐，同时投加稀盐酸调节PH值为7. 0 7. 5，继续实时监测pH和ORP的变化；四、当pH值再次出现上升到下降的拐点时，重复操作步骤三，直至ORP出现由缓慢 下降到急剧下降时，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一采用机械搅拌 进行混合，搅拌速度为300 600r/min。其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤三中稀盐酸 浓度为0. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式是在采用硝酸盐作为电子受体的厌氧/缺氧SBR反 应器(参见图1)中进行的，实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法是按下述 步骤进行的一、室温条件下，将污水通入厌氧/缺氧SBR反应器中，以400r/min速度进 行机械搅拌池，取厌氧末端泥水混合物，平均分成四份，然后放入200mL的锥形瓶中，分别 向其中加入亚硝酸盐，使得锥形瓶中亚硝酸盐的初始浓度分别为5mg/L、10mg/L、15mg/L和 20mg/L的亚硝酸盐，然后密封，在25°C条件下搅拌，每5min取一个样，测定Ρ0/—-Ρ和Ν02__Ν 浓度的变化，共测定30min ；实验结果发现，当NO2--N浓度为20mg/L的时候，投加亚硝酸盐 抑制了缺氧吸磷，体系中Ρ0/—-Ρ的浓度不断升高，因而确定最高不抑制吸磷的NO2--N浓度 为15mg/L，确定此浓度为每次的投加浓度。二、按投加浓度为15mg/L向SBR反应器中投加 亚硝酸盐，运行反应器，并同时实时监测PH和ORP的变化，发现随着亚硝酸盐的投加，ORP 会上升，这是由于系统中氧化物浓度(N02_)增高的缘故，随后随着N02_的消耗，ORP值又出 现下降。PH在投加亚硝酸盐后一直上升，从初始的7. 36上升至7. 80左右时，此后pH开始 下降，此时为投加亚硝酸盐后30min。测定结果显示(图幻，此时亚硝酸盐已全部耗尽，而 Ρ0/—-Ρ的浓度也从最初的58. 98mg/L下降至39. 60mg/L左右。三、继续投加浓度为15mg/L 的亚硝酸盐，同时投加稀HCl (浓度为0. 5mol/L)调整系统的pH为7. 50左右，使反应继续 进行，然后再在PH出现由上而下的拐点时及时投加亚硝酸盐。如此进行，在第五次投加亚 硝酸盐后，ORP出现了快速下降的点，这时及时停止反应，经测定系统中Ν02_-Ν和Ρ043_-Ρ的 浓度接近Omg/L(图2)；完成污水的反硝化除磷。本实施方式中Ν02_-Ν、Ρ043_-Ρ、ρΗ和ORP的变化如附图3所示，从图3中可以看出， pH和ORP的特征变化和缺氧吸磷有着高度的一致性，故通过在线参数pH和ORP的变化来控 制缺氧吸磷的过程是合理的。
权利要求
1.实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法，其特征在于实时控制分段投加 亚硝酸盐进行反硝化除磷，该方法是按下述步骤进行的一、室温条件下，将污水通入SBR反应器中，混合2 池，取厌氧末端的泥水混合物进行 序批式实验，按不同浓度投加亚硝酸盐进行缺氧反应，确定吸磷抑制的亚硝酸盐浓度阈值， 然后将最高不对缺氧吸磷产生抑制的亚硝酸盐浓度定为投加浓度；二、按投加浓度向SBR反应器中投加亚硝酸盐，运行反应器，同时对SBR反应器的pH值 和ORP进行实时监控；三、当PH值出现从上升到下降的拐点时，按投加浓度投加亚硝酸盐，同时投加稀盐酸 调节pH值为7. 0 7. 5，继续实时监测pH和ORP的变化；四、当PH值再次出现上升到下降的拐点时，重复操作步骤三，直至ORP出现由缓慢下降 到急剧下降时，排水；即完成了污水的反硝化除磷。
2.根据权利要求1所述实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法，其特征在 于步骤一采用机械搅拌进行混合，搅拌速度为300 600r/min。
3.根据权利要求1或2所述实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法，其特 征在于步骤三中稀盐酸浓度为0. 5mol/L。
全文摘要
实时控制分段投加亚硝酸盐进行反硝化除磷的方法，它属于污水处理领域。本发明针对现有SBR工艺中采用亚硝酸盐作为电子受体进行缺氧吸磷的时候，过高的亚硝酸盐会产生抑制作用的技术问题。本发明方法如下，通过取厌氧末端的污泥进行序批实验确定抑制阈值，并选定该浓度为投加浓度，缺氧吸磷的电子受体亚硝酸盐是分次投加的，pH出现由升高到降低的拐点时投加亚硝酸盐，并调整体系pH值；同时在线监测ORP，当ORP出现快速下降的点时要及时停止反应。本发明方法消除了由于亚硝酸盐浓度过高导致的吸磷抑制，并实时监测确定亚硝酸盐的最佳投加时间点和最终的反应结束点，从而使得采用亚硝酸盐进行的缺氧吸磷过程可以最优化进行。
文档编号C02F3/28GK102060378SQ20101056396
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者吴昌永, 彭永臻, 李晓玲, 王淑莹, 王然登 申请人:哈尔滨工业大学