一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置与方法与流程

一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术：

水体富营养化已成为全球性的水环境问题，大量研究表明富含磷的污水的过度排放是导致地表水体富营养化的主要原因。生物除磷工艺是一种经济、有效的磷去除技术，已经广泛应用于全世界的污水处理厂。candidatusaccumulibacter作为一种典型的聚磷菌，被认为是污水处理厂最常见的聚磷菌，可以利用氧气，亚硝酸盐和硝酸盐作为电子受体进行除磷作用。

随着一种可以直接利用葡萄糖及氨基酸进行发酵并释磷的聚磷菌tetrasphaera被发现并分离出来，在很多污水处理厂检测到聚磷菌tetrasphaera的相对丰度高于candidatusaccumulibacter。tetrasphaera在厌氧段能够吸收氨基酸等存储为内碳源，并在好氧段吸磷。还有研究指出tetrasphaera对于除磷的贡献超过了candidatusaccumulibacter。现有关于tetrasphaera的研究大多数对其利用底物的探究，对于tetrasphaera和candidatusaccumulibacter的协同作用研究不足。tetrasphaera可以利用发酵的功能，产生挥发性脂肪酸vfa供给传统聚磷菌candidatusaccumulibacter利用，同时聚磷菌tetrasphaera和candidatusaccumulibacter可以在好氧段共同吸收污水中的磷酸盐，实现协同除磷。减少对城市污水中vfa的依赖，减少了运行成本，具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置与方法。将剩余污泥当作基质，与废水一起进入生物除磷反应器，在厌氧阶段具有发酵能力的聚磷菌tetrasphaera利用剩余污泥作为基质，产生挥发性脂肪酸vfa供给传统聚磷菌candidatusaccumulibacter利用，存储内碳源并释放磷酸盐；在好氧段聚磷菌tetrasphaera和candidatusaccumulibacter可以共同过量吸收污水中的磷酸盐，实现协同除磷。

本发明的技术方案：

一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置，其特征在于：包括废水水箱(1)、进水蠕动泵(2)、储泥罐(3)、污泥蠕动泵(4)、生物除磷反应器(5)、搅拌器(6)、空气泵(7)、转子流量计(8)、曝气盘(9)、出水口(10)；

废水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与生物除磷反应器(5)连接，同时储泥罐(3)通过污泥蠕动泵(4)与生物除磷反应器连接，生物除磷反应器配有搅拌器(6)和出水口(10)，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接。

应用上述装置进行一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的方法，包括以下步骤：

(1)接种城市污水处理厂剩余污泥至生物除磷反应器(5)中，控制接种后反应器内污泥浓度3000-4000mg/l；

(2)水箱(1)中含有磷的废水通过进水蠕动泵(2)进入生物除磷反应器，同时储泥罐(3)中的污水处理厂剩余污泥通过污泥蠕动泵(4)进入生物除磷反应器，加入剩余污泥体积为进水体积的1/30-1/10；

(3)进水结束后厌氧阶段搅拌8-10h，好氧阶段搅拌2-4h，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接，为生物除磷反应器在好氧段提供曝气，溶解氧浓度控制在2-3mg/l，曝气结束后沉淀30-50min，随后将处理过的废水通过出水口(10)排出，排水比为40％-60％。

综上，本发明提供的一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置与方法，与现有传统生物脱氮除磷工艺相比具有以下优势：

(1)双聚磷菌在好氧段共同吸磷，可以有效强化生物除磷；

(2)利用双聚磷菌的协同作用，可以利用剩余污泥作为基质产生挥发性脂肪酸vfa，减少对进水vfa的依赖，同时能够节省外碳源的投加，降低运行成本，对于很多地区碳源匮乏污水的处理提供了一个崭新的工艺解决方案。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图

图中：1——废水水箱；2——进水蠕动泵；3——储泥罐；4——污泥蠕动泵；5——生物除磷反应器；6——搅拌器；7——空气泵；8——转子流量计；9——曝气盘；10——出水口。

具体实施方式

结合附图和实例对

本技术：
专利进一步说明：如图1所示，本发明包括废水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与生物除磷反应器(5)连接，同时储泥罐(3)通过污泥蠕动泵(4)与生物除磷反应器连接，生物除磷反应器配有搅拌器(6)和出水口(10)，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接。

具体实例中使用的试验用水含有磷酸盐浓度为5mg/l，合成废水中不投加任何外碳源，生物除磷反应器有效容积为8l。

具体实施过程如下：

(1)接种城市污水处理厂剩余污泥至生物除磷反应器(5)中，控制接种后反应器内污泥浓度3500mg/l；

(2)水箱(1)中含有磷的废水通过进水蠕动泵(2)进入生物除磷反应器，同时储泥罐(3)中的污水处理厂剩余污泥通过污泥蠕动泵(4)进入生物除磷反应器，加入剩余污泥体积为进水体积的1/20；

(3)进水结束后厌氧阶段搅拌9h，具有发酵功能的聚磷菌tetrasphaera在厌氧段将剩余污泥当作基质利用，并产生挥发性脂肪酸vfa供给传统聚磷菌candidatusaccumulibacter利用，厌氧阶段结束水中磷酸盐浓度为30mg/l，溶解性cod浓度为10mg/l；

(4)好氧阶段搅拌3h，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接，为生物除磷反应器在好氧段提供曝气，溶解氧浓度控制在2.5mg/l，双聚磷菌tetrasphaera和candidatusaccumulibacter协同吸磷，曝气结束后沉淀40min，随后将处理过的废水通过出水口(10)排出，排水比为50％。

(5)结果表明：在进水不引入任何碳源的情况下，水中磷酸盐浓度为0.3mg/l，与进水相比p的去除率达到94％。

技术特征：

1.一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置，其特征在于：包括废水水箱(1)、进水蠕动泵(2)、储泥罐(3)、污泥蠕动泵(4)、生物除磷反应器(5)、搅拌器(6)、空气泵(7)、转子流量计(8)、曝气盘(9)、出水口(10)；

废水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与生物除磷反应器(5)连接，同时储泥罐(3)通过污泥蠕动泵(4)与生物除磷反应器连接，生物除磷反应器配有搅拌器(6)和出水口(10)，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接。

2.应用权利要求1所述的装置进行一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)接种城市污水处理厂剩余污泥至生物除磷反应器(5)中，控制接种后反应器内污泥浓度3000-4000mg/l；

(2)水箱(1)中含有磷的废水通过进水蠕动泵(2)进入生物除磷反应器，同时储泥罐(3)中的污水处理厂剩余污泥通过污泥蠕动泵(4)进入生物除磷反应器，加入剩余污泥体积为进水体积的1/30-1/10；

(3)进水结束后厌氧阶段搅拌8-10h，好氧阶段搅拌2-4h，空气泵(7)通过转子流量计(8)与安装在生物除磷反应器底部的曝气盘(9)连接，为生物除磷反应器在好氧段提供曝气，溶解氧浓度控制在2-3mg/l，曝气结束后沉淀30-50min，随后将处理过的废水通过出水口(10)排出，排水比为40％-60％。

技术总结
一种基于双聚磷菌协同作用强化生物除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。所述装置包括进水箱、生物除磷反应器、蠕动泵、储泥罐、空气泵。所述方法是将剩余污泥当作基质，与废水一起进入生物除磷反应器，在厌氧阶段具有发酵能力的聚磷菌Tetrasphaera利用剩余污泥作为基质，产生挥发性脂肪酸VFA供给传统聚磷菌Candidatus Accumulibacter利用，存储内碳源并释放磷酸盐；在好氧段聚磷菌Tetrasphaera和Candidatus Accumulibacter可以共同过量吸收污水中的磷酸盐，实现协同除磷。利用双聚磷菌的协同作用，可以减少对进水VFA的依赖，同时在好氧段二者共同吸磷，可以有效强化生物除磷，对于很多地区碳源匮乏污水的处理提供了一个崭新的工艺解决方案。

技术研发人员：曾薇;樊志伟;孟庆安;彭永臻
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2020.07.20
技术公布日：2020.11.27