采用交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺

摘要

本发明公开了一种采用交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺，该工艺技术所采用的滤池由相互交叉连通的、结构完全相同的两座生物滤池组合而成，生活污水分别连续流过两座生物滤池，同时两座生物滤池均间断进行曝气供氧，使两座生物滤池均反复处于厌氧/好氧环境，使生活污水中含有的微生物自然附着于滤池内的生物滤料上并驯化出在厌氧、好氧环境下均能存活的聚磷菌，聚磷菌摄取厌氧环境状态下释放的和污水中带来的正磷酸，以聚磷酸的形式进行再合成，使减少的磷被吸收在聚磷菌体内，并在好氧状态后将多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌排出系统外，从而使污水中的磷最终得以去除。

说明书

技术领域

本发明涉及生物膜法污水处理技术领域，特别是一种利用特殊微生物在采用交替式曝气运行方式的连续流生物滤池中去除生活污水中磷(PO₄^3-)的工艺方法。

背景技术

生活污水中的磷(PO₄^3-)是国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的控制指标，虽然磷是植物和微生物的主要营养性元素，但过量含磷营养物质进入水体会导致水体富营养化，特别对封闭水体该类危害更加突出，会引起如太湖蓝藻事件等污染事故。

污水的除磷处理技术主要有化学除磷和生物除磷两大类，化学除磷效果稳定可靠，但需消耗大量化学药剂并会产生大量化学污泥，使得污水和污泥处理费用高，不经济；生物除磷工艺由于利用特殊微生物的生理特性来去除污水中的磷，可避免使用化学药剂，处理费用低。

生物除磷技术的关键必须在不同运行工况的反应器组成的生物处理系统内首先培养出具有释磷或吸磷功能的特殊微生物-聚磷菌，而聚磷菌是生物处理系统中的微生物在反复厌氧和好氧交替运行环境条件下驯化出的异养细菌，其除磷机理在于把聚磷菌处于厌氧环境状态时，其就会把先前储存在体内的聚磷酸水解，以正磷酸形式从体内(固相)向污水(液相)中释放，同时污水中的有机物被摄入细胞内以糖原或聚β羟基丁酸(PHB)等底物形式贮存于细胞内；厌氧环境状态继续一段时间后，接着使聚磷菌处于好氧环境状态，贮存在细胞内的这些PHB底物被氧化分解并产生能量，聚磷菌利用这些能量用于磷的吸收和新的聚磷菌的合成，并利用其能量过量地、超出其生理生长需求而摄取厌氧环境状态下释放的和流入处理系统的污水中带来的正磷酸，以聚磷酸的形式进行再合成，结果混合液中磷的浓度减少到进水磷的浓度以下，减少的磷被吸收在聚磷菌体内，并在好氧状态后设法将多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌排出系统外，从而使污水中的磷最终得以去除。

在现有的生物滤池污水处理工艺中，生物滤池要么在厌氧环境条件下运行(厌氧滤池)，要么在好氧环境条件下运行(好氧滤池)，而没有将生物滤池交替运行在厌氧、好氧工况下的污水处理工艺，所以目前常规的单独好氧或厌氧生物滤池内不能驯化出聚磷菌，显然也就不具备生物除磷功能，所以开发一种能够驯化出聚磷菌的生物滤池是该类污水处理工艺生物除磷技术的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种将生物滤池进行交替式曝气运行，通过交替厌氧、好氧运行环境驯化出附着于生物滤池内滤料上的聚磷菌微生物来去除生活污水中磷的工艺技术。

本发明交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺的技术方案是：

1、本工艺技术所采用的滤池由相互交叉连通的、结构完全相同的两座生物滤池组合而成，在系统投入正式周期运行前，让生活污水分别连续流过两座生物滤池，同时两座生物滤池均交替进行曝气供氧，使两座生物滤池均反复处于好氧/厌氧环境，使生活污水中含有的微生物自然附着于滤池内的生物滤料上并驯化出在厌氧和好氧环境下均能存活的聚磷菌，然后系统进入正式周期性运行，每个运行周期由工况一和工况二两种运行工况交替组合完成。

2、工况一时，生物滤池1处于不曝气的厌氧状态，池内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，生物滤池2处于曝气的好氧状态，池内溶解氧浓度控制在3mg/L以上。

3、工况一时，污水首先由待处理污水进水管进入生物滤池1下部的缓冲区，并经承托滤板配水配气系统将污水均匀分布于生物滤池1的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统上部填装的密度大于水的球形颗粒生物滤料层，污水流过球形颗粒生物滤料层时，其上附着生长的聚磷菌在溶解氧极低的厌氧状态下，会把先前储存在体内的磷从体内(固相)向混合液(液相)释放，同时大量吸收污水中的有机物储存在体内，此时从生物滤池1排出的水中有机物浓度大大减少而磷的浓度有所增加；生物滤池1的出水自出水管流出由生物滤池2的串联进水管进入生物滤池2下部的缓冲区，并经承托滤板配水配气系统将生物滤池1的来水均匀分布于生物滤池2的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统上部填装的密度大于水的球形颗粒生物滤料层，通过附着于球形颗粒生物滤料层上的聚磷菌过量吸磷作用使出水中的磷指标达到达标排放标准。

4、在工况一运行约8～12小时后对生物滤池2进行反冲洗，反冲洗水和反冲洗空气对球形颗粒生物滤料层进行冲刷，将附着其上多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌随反冲洗水排出系统，从而使污水中的磷最终得以去除，达到从污水中去除磷的目的，随后系统进入工况二运行。

5、工况二时，生物滤池2处于不曝气的厌氧状态，池内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，生物滤池1处于曝气的好氧状态，池内溶解氧浓度控制在3mg/L以上。

6、工况二时，污水首先由待处理污水进水管进入生物滤池2下部的缓冲区，并经承托滤板配水配气系统将污水均匀分布于生物滤池2的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统上部填装的球形颗粒生物滤料层，在工况一反冲洗后遗留下来的高活性聚磷菌在厌氧状态下，会把先前储存在体内的磷从体内(固相)向混合液(液相)释放，同时大量吸收污水中的有机物储存在体内，此时从生物滤池2排出的水中有机物浓度大大减少而磷的浓度有所增加；生物滤池2的出水自出水管流出由生物滤池1的串联进水管进入生物滤池1下部的缓冲区，并经承托滤板配水配气系统将生物滤池2的来水均匀分布于生物滤池1的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统上部填装的球形颗粒生物滤料层，通过附着于球形颗粒生物滤料层上在工况一释磷后的聚磷菌过量吸磷的作用下，使出水中的磷指标达到达标排放标准。

7、在工况二运行约8～12小时后对生物滤池1进行反冲洗，反冲洗水和反冲洗空气对球形颗粒生物滤料层进行冲刷，将附着其上的多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌随反冲洗水从反冲洗排水管排出系统，从而使污水中的磷最终得以去除，达到从污水中去除磷的目的，随后系统进入第二个周期运行。

附图说明

图1是本发明采用交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺作进一步说明

1、本工艺技术所采用的滤池由相互交叉连通的、结构完全相同的两座生物滤池组合而成，在系统投入正式周期运行前，让生活污水分别连续流过两座生物滤池，同时两座生物滤池均间断进行曝气供氧，使两座生物滤池均反复处于好氧/厌氧环境，使生活污水中含有的微生物自然附着于滤池内的生物滤料上并驯化出在厌氧和好氧环境下均能存活的聚磷菌，然后系统进入正式周期性运行，每个运行周期由两种运行工况交替组合完成。

2、工况一时，生物滤池1处于不曝气的厌氧状态，池内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，生物滤池2处于曝气的好氧状态，池内溶解氧浓度控制在3mg/L以上；关闭生物滤池2的待处理污水进水管21上的阀门33、反冲洗进水管23上的阀门34、反冲洗进气管22上的阀门35、反冲洗排水管1 7上的阀门37，关闭生物滤池1曝气管8上的阀门29、反冲洗进水管10上的阀门25、反冲洗进气管9上的阀门26、反冲洗排水管11上的阀门30、出水管14上的阀门31、串联进水管15上的阀门27；打开生物滤池1待处理污水进水管7上的阀门28，生物滤池2串联进水管13上的阀门32、曝气管24上的阀门36、出水管16上的阀门38。

3、工况一时，污水首先由待处理污水进水管7进入生物滤池1下部的缓冲区3，并经承托滤板配水配气系统4将污水均匀分布于生物滤池1的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统4上部填装的密度大于水的球形颗粒生物滤料层5，该球形颗粒生物滤料具有巨大的比表面积，表面毛糙且多孔，上面自然驯化附着有高密度的聚磷菌，污水流过球形颗粒生物滤料层5时，其上附着生长的聚磷菌在溶解氧极低的厌氧状态下，会把先前储存在体内的磷从体内(固相)向混合液(液相)释放，同时大量吸收污水中的有机物储存在体内，此时从生物滤池1排出的水中有机物浓度大大减少而磷的浓度有所增加；生物滤池1的出水自出水管12流出由生物滤池2的串联进水管13进入生物滤池2下部的缓冲区18，并经承托滤板配水配气系统19将生物滤池1的来水均匀分布于生物滤池2的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统19上部填装的密度大于水的球形颗粒生物滤料层20，该球形颗粒生物滤料具有巨大的比表面积，表面毛糙且多孔，上面自然驯化附着有高密度的聚磷菌，污水流过球形颗粒生物滤料层20时，其上在上一周期厌氧条件下的聚磷菌在本工况进行供氧的好氧条件下快速氧化分解原先吸收储存在体内的有机物并产生能量，并从污水中过量地、超出其生理生长需求而摄取其在上一周期厌氧环境状态下释放的和污水中带来的正磷酸，以聚磷酸的形式进行再合成，结果混合液中磷的浓度减少到进水磷的浓度以下，减少的磷被吸收在聚磷菌体内，同时生物滤料层20上附着生长的其它兼性微生物在好氧的条件下进一步吸收污水中的有机物并把它们分解为二氧化碳和水，并通过球形颗粒生物滤料层20的过滤作用使出水清澈，使得最终出水中的有机物、磷、SS等指标达到达标排放标准。

4、在工况一运行约8～12小时后对生物滤池2进行反冲洗，打开生物滤池2反冲洗排水管17上的阀门37、反冲洗进水管23上的阀门34、反冲洗进气管22上的阀门35，反冲洗水和反冲洗空气分别由反冲洗进水管23、反冲洗进气管22进入下部的缓冲区18，经承托滤板配水配气系统19混合后气、水对球形颗粒生物滤料层20进行冲刷，将多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌随反冲洗水从反冲洗排水管17排出系统，从而使污水中的磷最终排出系统外得以去除，达到从污水中去除磷的目的，随后系统进入工况二运行。

5、工况二时，生物滤池2处于不曝气的厌氧状态，池内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，生物滤池1处于曝气的好氧状态，池内溶解氧浓度控制在3mg/L以上；关闭生物滤池1的待处理污水进水管7上的阀门28、反冲洗进水管10上的阀门25、反冲洗进气管9上的阀门26、反冲洗排水管11上的阀门30，关闭生物滤池2曝气管24上的阀门36、反冲洗进水管23上的阀门34、反冲洗进气管22上的阀门35、反冲洗排水管17上的阀门37、出水管16上的阀门38、串联进水管13上的阀门32；打开生物滤池2待处理污水进水管21上的阀门33，生物滤池1串联进水管15上的阀门27、曝气管8上的阀门29、出水管14上的阀门31。

6、工况二时，污水首先由待处理污水进水管21进入生物滤池2下部的缓冲区18，并经承托滤板配水配气系统19将污水均匀分布于生物滤池2的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统19上部填装的球形颗粒生物滤料层20，该球形颗粒生物滤料上在工况一没有被反冲洗掉的高活性聚磷菌在溶解氧极低的厌氧状态下，会把工矿一好氧条件下吸收储存在体内的磷从体内(固相)向混合液(液相)释放，同时大量吸收污水中的有机物储存在体内，此时从生物滤池2排出的水中有机物浓度大大减少而磷的浓度有所增加；生物滤池2的出水自出水管39流出由生物滤池1的串联进水管15进入生物滤池1下部的缓冲区3，并经承托滤板配水配气系统4将生物滤池2的来水均匀分布于生物滤池1的池截面并向上流动，流过承托滤板配水配气系统4上部填装的球形颗粒生物滤料层5，其上在工况一厌氧条件下的聚磷菌在工况二池内进行供氧的好氧条件下快速氧化分解原先在工况一时吸收储存在体内的有机物并产生能量，并从污水中过量地吸收污水中的磷储存在体内，同时生物滤料层5上附着生长的其它兼性微生物在好氧条件下进一步吸收污水中的有机物并把它们分解为二氧化碳和水，并通过球形颗粒生物滤料层5的过滤作用使出水清澈，使得最终出水中的有机物、磷、SS等指标达到达标排放标准。

7、在工况二运行约8～12小时后对生物滤池1进行反冲洗，打开生物滤池1反冲洗排水管11上的阀门30、反冲洗进水管10上的阀门25、反冲洗进气管9上的阀门26，反冲洗水和反冲洗空气分别由反冲洗进水管10、反冲洗进气管9进入下部的缓冲区3，经承托滤板配水配气系统4混合后气、水对球形颗粒生物滤料层5进行冲刷，将附着其上的多余、老化的过量吸收磷的聚磷菌随反冲洗水从反冲洗排水管11排出系统，从而使污水中的磷最终排出系统外得以去除，达到从污水中去除磷的目的，随后系统进入第二个周期运行。

试举一根据本发明工艺来实施将生活污水中的磷处理至达标排放的例子，加以说明：

小区生活污水，污水流量为120吨/日，进入本工艺处理前的污染物指标为：COD＝300mg/L，BOD＝150mg/L，SS＝250mg/L，TP＝8mg/L。该污水首先进入两座相互交叉连通的、结构完全相同的生物滤池，每座滤池直径1m，池体总高6.5m，承托滤板配水配气系统距池底高度1000mm，即缓冲区高度为1000mm，滤板配水配气系统上安装有专用配水配气滤头，其上部装填4000mm高的直径∮3～5mm球形颗粒生物滤料，球形颗粒生物滤料层上部出水区高度为1000mm，水面至池顶高度0.5m，在两座滤池的球形颗粒生物滤料层底部均安装有高效空气扩散器系统可向水中供氧，但当该池作为厌氧池时无需供氧，在系统投入正式周期运行前，让生活污水分别连续流过两座生物滤池，同时两座生物滤池均间断进行曝气供氧，使两座生物滤池均反复处于好氧/厌氧环境，使生活污水中含有的微生物自然附着于滤池内的生物滤料上并驯化出聚磷菌，然后系统进入正式周期性运行，每个运行周期由两种运行工况交替组合完成，使最终出水的污染物指标为：COD≤50mg/L，BOD≤10mg/L，SS≤10mg/L，TP≤1.0mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B排放要求。