本發(fā)明涉及污水處理系統(tǒng)，特別是涉及一種適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷技術(shù)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，磷素作為水環(huán)境污染的重要影響因子，任其過量排放必將誘發(fā)嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，因此對(duì)廢水中磷素去除一直是廢水處理過程中的主要目標(biāo)之一。廢水中磷素去除方法主要分為化學(xué)除磷和生物除磷兩種方式，與化學(xué)除磷相比，生物除磷工藝具有節(jié)省處理過程運(yùn)行成本及降低后續(xù)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，從而該工藝成為可生化廢水處理的主導(dǎo)技術(shù)。目前，常用生物除磷工藝的原理是：聚磷菌首先在厭氧階段下將儲(chǔ)存在菌體內(nèi)的聚磷酸鹽分解而產(chǎn)生腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），并利用此能量將廢水中的有機(jī)物攝入到菌體內(nèi)，以聚-β-羥基丁酸(PHB)等形式貯存在菌體內(nèi)，其之后在好氧條件下通過消耗內(nèi)部貯存的PHB和外源基質(zhì)釋放出大量能量用于聚磷菌增殖，同時(shí)用來合成聚磷酸鹽積聚于體內(nèi)，形成富磷生物質(zhì)?；谠撨^程機(jī)制可知，碳源的有效存在對(duì)于聚磷菌在厭氧階段的活性保持具有至關(guān)重要作用，從而還可進(jìn)一步影響后續(xù)好氧過程中涉及的菌體擴(kuò)增及廢水中磷素去除，因此保證厭氧階段碳源充足是生物除磷工藝穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵條件。然而，目前影響水環(huán)境的廢水類型極為多元化，其中很大一部分水質(zhì)屬于低碳/氮磷比特性（例如畜禽養(yǎng)殖廢水和城市黑臭水體等）。由于該類型廢水高氮因素問題，傳統(tǒng)生物活性污泥系統(tǒng)（如SBR工藝和連續(xù)流工藝等）在好氧階段完畢之后，系統(tǒng)中通常存在大量由氨氮轉(zhuǎn)化而來的亞硝酸鹽和硝酸鹽殘留現(xiàn)象，從而在后續(xù)處理周期內(nèi)的厭氧階段反硝化菌會(huì)與聚磷菌形成碳源競(jìng)爭(zhēng)情況，而反硝化菌對(duì)于碳源競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)性易導(dǎo)致聚磷菌無法獲得充足碳源，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的除磷效果，無法達(dá)到磷素排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何利用有限碳源，保證生物除磷效果一直是污水處理系統(tǒng)研究與實(shí)施過程中考慮的重點(diǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是限制反硝化菌對(duì)于廢水中有限碳源的競(jìng)爭(zhēng)，保證聚磷菌在工藝中優(yōu)勢(shì)地位，提供一種適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷工藝。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明一種適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷工藝，所述工藝包括活性污泥及其物化載體，所述聚磷菌活性污泥接種含量和物化載體比例（載體體積/工藝池體體積）分別為0.1-10g/L和0.01%-50%，接種基質(zhì)為培養(yǎng)溶液。

其中所述活性污泥為含有聚磷菌的絮狀污泥、顆粒污泥或二者任意比例的混合污泥。

其中所述物化載體選自無機(jī)類載體、有機(jī)類載體或軟性纖維載體

其中所述培養(yǎng)溶液為人工平配置溶液或污水溶液，所述人工配置或污水溶液COD 含量為100-2000mg/L，氨氮含量為5-1000mg/L，總氮為5-1000mg/L，磷酸鹽含量為1-100mg/L。

一種構(gòu)建適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷工藝的方法，包括以下步驟：

以人工構(gòu)建池體或箱體為裝置，采用底部進(jìn)水方式，以序批式反應(yīng)器運(yùn)行方式進(jìn)行，加入物化載體懸掛于工藝系統(tǒng)內(nèi)，加入所述活性污泥；

啟動(dòng)培養(yǎng)階段，工藝每天運(yùn)行2-8個(gè)周期，每周期分為厭氧和好氧兩個(gè)階段，每周期培養(yǎng)溶液加入系統(tǒng)后首先運(yùn)行厭氧階段，之后運(yùn)行好氧階段，好氧階段結(jié)束后進(jìn)行溶液排放，根據(jù)不同周期，厭氧階段和好氧階段時(shí)間分別為0.5-4小時(shí)和1-10小時(shí)，系統(tǒng)排水比控制為0-5%，好氧階段溶解氧控制為1-8mg/L，工藝溶液加入和排放時(shí)間分別控制為1-120分鐘和1-60分鐘，工藝閑置時(shí)間控制為0-2小時(shí)，pH控制為7-8；

啟動(dòng)培養(yǎng)階段，每周期結(jié)束時(shí)溶液排放過程中流失污泥進(jìn)行回流，培養(yǎng)階段第1-10天回流比控制為1-100%，第2-15天回流比控制為1-80%，第4-30天回流比控制為1-60%，第5-40天回流比控制為1-40%，第5-60天回流比控制為0-40%，第6-70天回流比控制為0-30%，第7-80天回流比控制為0-20%，第8-100天回流比控制為0%，回流過程設(shè)置在工藝厭氧階段內(nèi)完成，從而逐步實(shí)現(xiàn)聚磷菌掛膜富集；

工藝培養(yǎng)結(jié)束后可用于實(shí)際廢水處理過程，一種運(yùn)行適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷工藝的方法，包括以下步驟：

工藝每天運(yùn)行2-8個(gè)周期，每周期分為厭氧和好氧兩個(gè)階段，每周期實(shí)際廢水加入系統(tǒng)后首先運(yùn)行厭氧階段，之后運(yùn)行好氧階段，好氧階段結(jié)束后進(jìn)行廢水排放，根據(jù)不同周期，厭氧階段和好氧階段時(shí)間分別為0.5-4小時(shí)和1-10小時(shí)，系統(tǒng)排水比控制為0-5%，好氧階段溶解氧控制為1-8mg/L，工藝廢水加入和排放時(shí)間分別控制為1-120分鐘和1-60分鐘，工藝閑置時(shí)間控制為0-2小時(shí)，pH控制為6-8；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明取得了如下技術(shù)效果：

1. 限制反硝化菌對(duì)于聚磷菌所需碳源的競(jìng)爭(zhēng)影響；

2. 提高低碳高氮特性廢水處理過程中聚磷菌在系統(tǒng)內(nèi)生物量與活性；

3. 節(jié)省厭氧階段的碳源投加與能源投入成本；

4. 本發(fā)明專利制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，可大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

總之通過本專利的實(shí)施成果有望為低碳高營(yíng)養(yǎng)鹽廢水處理提供一種新型模式，在污水凈化和節(jié)能方面具有一定的研究意義。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1. 本發(fā)明專利的工藝結(jié)構(gòu)圖

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

實(shí)施以絮狀聚磷菌活性污泥與軟性纖維載體為主體。本專利所申請(qǐng)的生物除磷系統(tǒng)可用于各種類型低碳高磷廢水的凈化處理（包括城市黑臭水體及養(yǎng)殖廢水等），可用于有效去除廢水中有機(jī)物、氨氮、磷素、重金屬、持久性有機(jī)物（如抗生素等）和致病微生物。本系統(tǒng)適合處理廢水的COD 含量為100-2000mg/L，氨氮含量為5-1000mg/L，總氮為5-1000mg/L，磷酸鹽含量為1-100mg/L。以人工構(gòu)建池體或箱體為裝置，采用底部進(jìn)水方式，以序批式反應(yīng)器運(yùn)行方式進(jìn)行。

啟動(dòng)過程接種活性污泥應(yīng)具有較好的沉降性能，5 分鐘污泥體積指數(shù)為10-80mL/g；活性污泥接種含量和物化載體比例分別為0.1-10g/L和0.01%-50%；培養(yǎng)溶液可為人工配置或上述實(shí)際廢水，培養(yǎng)溶液中有機(jī)質(zhì)和氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量如上述所述廢水濃度，此外加入濃度為0.1-50mg/L 的混合營(yíng)養(yǎng)鹽，所述營(yíng)養(yǎng)鹽元素選自鎂離子、鈣離子、鉀離子、銅離子、鋅離子、鐵離子之一或兩種以上任意比例的混合物；通過系統(tǒng)污泥回流比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)適用于低碳高氮特性廢水的生物除磷工藝啟動(dòng)，培養(yǎng)階段第1-10天回流比控制為1-100%，第2-15天回流比控制為1-80%，第4-30天回流比控制為1-60%，第5-40天回流比控制為1-40%，第5-60天回流比控制為0-40%，第6-70天回流比控制為0-30%，第7-80天回流比控制為0-20%，第8-100天回流比控制為0%，回流過程設(shè)置在工藝厭氧階段內(nèi)完成，污泥回流過程設(shè)置在培養(yǎng)階段的第1-100天，污泥回流比控制時(shí)間依據(jù)污泥磷素釋放速率而定；工藝每周期分為厭氧和好氧兩個(gè)階段，每天運(yùn)行2-8個(gè)周期，厭氧階段和好氧階段時(shí)間分別為0.5-4小時(shí)和1-10小時(shí)，系統(tǒng)排水比控制為0-5%，好氧階段溶解氧通過氣體流量計(jì)控制在1-8mg/L，工藝溶液加入和排放時(shí)間分別控制為1-120分鐘和1-60分鐘，工藝閑置時(shí)間控制為0-2小時(shí)，pH控制為7-8；

培養(yǎng)結(jié)束后可用于實(shí)際廢水處理過程，實(shí)際廢水處理階段工藝每天運(yùn)行2-8個(gè)周期，每周期分為厭氧和好氧兩個(gè)階段，每周期實(shí)際廢水加入系統(tǒng)后首先運(yùn)行厭氧階段，之后運(yùn)行好氧階段，好氧階段結(jié)束后進(jìn)行廢水排放，根據(jù)不同周期，厭氧階段和好氧階段時(shí)間分別為0.5-4小時(shí)和1-10小時(shí)，系統(tǒng)排水比控制為0-5%，好氧階段溶解氧控制為1-8mg/L，工藝溶液加入和排放時(shí)間分別控制為1-120分鐘和1-60分鐘，工藝閑置時(shí)間控制為0-2小時(shí)，pH控制為6-8；

以上所述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。