一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法

摘要

本发明属于水处理领域，具体涉及一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法。本发明在反硝化除磷工艺中的厌氧阶段或缺氧阶段投加Fe

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法。

背景技术

水体富营养化一直以来都是一个比较严峻的环境污染问题，且日渐加重，氮磷的过量是导致水体富营养化的主要原因。污水处理深度除磷脱氮是解决氮磷污染的关键。目前，国内大部分污水处理厂执行一级A标准，然而，对于一些重点流域以及水源保护区，由于其水资源的特殊作用，对污染物的排放标准要求更加严苛。而且，中国水资源严重匮乏，随着节水问题的尖锐化及公共环境意识的增强，地表水IV类、III类水质指标作为排放标准已逐渐成为趋势，其中地表水III类标准总磷排放要求为0.2mg/L以下。尤其在我国南方地区，城市生活污水普遍存在碳源不足的问题，A²O、氧化沟等传统脱氮除磷工艺由于竞争碳源与污泥龄等固有矛盾，很难实现出水氮磷同时达标排放。

随着技术的不断开发与深入研究，反硝化除磷工艺成为污水处理的热点技术之一。反硝化除磷工艺是指利用反硝化聚磷菌在反硝化脱氮的同时进行磷的吸收与去除。反硝化聚磷菌是一类能够以硝氮或亚硝氮为电子受体进行吸磷的微生物。因而，反硝化除磷工艺在处理低碳源生活污水时具有显著优势。根据硝化菌与反硝化除磷菌在反硝化除磷系统中所处的位置，反硝化除磷工艺主要分为单污泥工艺与双污泥工艺。

在双污泥法反硝化除磷工艺中，硝化菌和反硝化聚磷菌独立生存在两套污泥系统中，由于适宜的生长环境，均能够成为优势菌群。两套相互独立的污泥系统即好氧污泥系统和反硝化除磷污泥系统。因此，双污泥工艺更具有反硝化除磷的代表性，典型的双污泥法反硝化除磷工艺如A²N工艺，其工艺的基本流程如图1所示。

该工艺由厌氧池、沉淀池1、硝化池、沉淀池2、缺氧池、后曝气池、二沉淀池组成。工艺运行时，污水首先进入厌氧池完成释磷，并且在细胞内储存大量的多聚物。释磷后的泥水混合液进入沉淀池1进行泥水分离。沉淀池1的污泥越过硝化池进入缺氧池进行反硝化除磷，沉淀池1的上清液进入硝化池，进行硝化作用去除氨氮。然后硝化池混合液进入沉淀池2进行泥水分离，污泥回流到硝化池，上清液进入缺氧池与超越污泥混合进行反硝化脱氮和除磷，最后混合液经后曝气池进入二沉池进行泥水分离。二沉池污泥一部分回到厌氧池，一部分为剩余污泥排走。

SBR工艺即为间歇式污泥法，是一种结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的污水生物处理方法。它的运行工况是以间歇操作为主要特征。如果选择合理的SBR运行方式并对处理过程的溶解氧等因素加以控制，可以把反硝化除磷细菌驯化培养成优势菌种，从而有利于反硝化除磷脱氮的发生。

典型反硝化除磷工艺出水总磷能够达到一级A标准，但是，在不增加排泥量的条件下，很难实现总磷更高标准的排放；当进水磷负荷比较高时，出水总磷也随之提高，即使增加工艺排泥量也很难实现出水总磷达标排放。

为达到更高标准的除磷，目前，在A²O、SBR工艺中，可采用协同除磷的方式，即在A²O的好氧段末端，或者SBR的曝气阶段最后，往活性污泥系统中投加化学药剂，与污水中的溶解性磷发生一系列的物理化学反应，生成难溶性的磷酸盐沉淀，从而达到将磷去除的目的。化学辅助除磷具有去除效率高、发挥作用快、除磷效果稳定等优点。目前，Ca²⁺盐、Al³⁺盐、Fe³⁺盐以及Fe²⁺等金属盐类一直以来都是最常用的化学除磷药剂，其中Fe²⁺盐具有价格低廉、受温度影响小、对微生物的亲和力强等优点，在化学除磷中的应用更为广泛。但是，到目前为止，Fe²⁺辅助除磷技术的应用主要还是以在好氧污泥体系中为主；关于Fe²⁺化学辅助除磷技术在反硝化污泥体系中的应用比较少见。

上述化学辅助除磷方法方法，主要通过铝、铁金属离子与磷发生化学反应生成磷酸盐沉淀，实现磷的去除。在实际使用中，铝磷摩尔比、铁磷摩尔比值的理论值是1.0，但是受铝离子、铁离子水解的影响，在实际应用中，铝磷摩尔比、铁磷摩尔比值通常大于2.0。这带来了一系列的问题：1、增加了药剂投加的成本；2、增加污泥量过多；3、影响活性污泥的活性。因此不能长期大剂量的投加。

例如现有技术CN101973629A和CN102603064A虽分别公开一种采用亚铁进行反硝化除磷的工艺，但其投加点、投加量和投加方式为常规方法，主要用于好氧污泥处理，并且，其亚铁添加量高，会在后续工艺中造成二次污染。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明针对反硝化除磷工艺，在不增加工艺单元的前提下，发明了一种Fe²⁺盐的强化除磷技术，与现有技术的最大不同之处在于本发明可强化生物除磷，从而实现反硝化脱氮除磷工艺的高标准除磷。

本发明通过以下优选技术方案实现：在反硝化除磷工艺中的厌氧阶段或缺氧阶段投加Fe²⁺盐强化除磷。所述反硝化除磷工艺是指以反硝化除磷菌为功能微生物实现同步脱氮除磷的工艺。所述反硝化除磷工艺包含有厌氧和缺氧两个阶段，在厌氧阶段发生释磷，在缺氧阶段发生反硝化吸磷。Fe²⁺盐的投加位置为反硝化除磷工艺的厌氧阶段或缺氧阶段。Fe²⁺盐的投加量为Fe²⁺盐的投加量与除磷增加量的摩尔比为0.2～1：1，更加优选的摩尔比为0.3～0.5:1。Fe²⁺盐的投加方式为间歇投加，持续投加10～30天后，停止投加，当工艺出水除磷效率降低时，恢复投加，依次循环。

本发明相对于以往方法的不同：

1、投加点不同。本发明在双污泥工艺中的厌氧池或缺氧池投加Fe²⁺盐除磷；

2、投加量不同。本发明Fe²⁺盐的投加量较少；

3、投加方式不同。现有技术采用方式(1)：持续投加；本发明采用方式(2)：间歇投加，持续投加10～30天后，停止投加，当工艺出水除磷效率降低时，恢复投加，依次循环；

4、效果不同。本发明铁磷摩尔比不幅度降低，低于化学当量比；

5、机理不同。以前方法是化学除磷；本发明是强化生物除磷，同时有一部分化学除磷。

6、应用不同。以前方法全部是用于好氧污泥系统，本发明是厌氧/缺氧的反硝化除磷工艺中。

本发明相对于现有技术的有益效果包括：

1.本发明选择Fe²⁺盐作为除磷药剂，其一大特点是除了具备化学除磷的特点外，Fe²⁺盐的投加还可改变活性污泥中的菌群结构，促进生物除磷的效果。Fe²⁺盐的投加，生物法和化学法的结合，有较好的除磷效果，工艺出水能稳定的达到一级A标准或更高标准。

2.只需要投加较少的化学药剂，可大大节约药剂成本。

3.反硝化除磷工艺本身可利用反硝化除磷菌同时脱氮除磷能大大减少对碳源的竞争。

4.产生的化学污泥量远远小于减少的生物污泥量。

5.停止投加Fe²⁺盐，系统还可以保持非常好的除磷效果。

附图说明

图1 A²N工艺流程示意图

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

实施例一：

一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法，采用SBR反应器运行。设置3组反硝化除磷污泥系统SBR反应器，有效容积为2L，进水量为1.2L。根据反硝化除磷工艺中污泥系统的运行参数，对SBR反应器各阶段时间进行设定，并通过微电脑时控开关进行控制。反硝化除磷污泥系统SBR反应器采用每天3个周期，每周期时间设置为进水15min、厌氧段2.0h、缺氧段3.5h、后曝气1.0h、沉淀1.0h，排水15min。厌氧末端泵入一定量硝酸盐浓缩液，排泥比为1/30。

进水采用人工配水，磷浓度为4mg/L。对于3组反硝化除磷污泥系统SBR装置，第一组为空白组即不投加Fe²⁺盐，第二组向反硝化除磷污泥系统SBR反应器的厌氧阶段投入5mg/L>2+盐，第二组向反硝化除磷污泥系统SBR反应器的缺氧阶段投入5mg/L硫酸亚铁浓缩液。实验结果表明：第一组空白组出水的磷浓度为0.85mg/L；第二组的出水磷浓度为0.30mg/L，相较于第一组磷的去除率分别提高了14.50％；第三组的出水磷浓度为0.25mg/L，相较于第一组磷的去除率分别提高了15.75％。使用本发明的方法，可使污水处理工艺出水中总磷含量提标至地表IV类(总磷含量低于0.3mg/L)标准。

实施例二：

一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法，采用SBR反应器运行。设置3组反硝化除磷污泥系统SBR反应器，有效容积为2L，进水量为1.2L。根据反硝化除磷工艺中污泥系统的运行参数，对SBR反应器各阶段时间进行设定，并通过微电脑时控开关进行控制。反硝化除磷污泥系统SBR反应器采用每天3个周期，每周期时间设置为进水15min、厌氧段2.0h、缺氧段3.5h、后曝气1.0h、沉淀1.0h，排水15min。厌氧末端泵入一定量硝酸盐浓缩液，排泥比为1/30。

进水采用人工配水，磷浓度为12.5mg/L。对于3组反硝化除磷污泥系统SBR装置，第一组为空白组即不投加Fe²⁺盐，第二组向反硝化除磷污泥系统SBR反应器的厌氧阶段投入20mg/L>2+盐，第二组向反硝化除磷污泥系统SBR反应器的缺氧阶段投入20mg/L硫酸亚铁浓缩液。实验结果表明：第一组空白组出水的磷浓度为1.35mg/L；第二组的出水磷浓度为0.48mg/L，相较于第一组磷的去除率分别提高了6.96％；第三组的出水磷浓度为0.45mg/L，相较于第一组磷的去除率分别提高了7.20％。使用本发明的方法，可使污水处理工艺出水中总磷含量从一级B标准(总磷含量低于1mg/L)提标至地表IV类(总磷含量低于0.5mg/L)标准。

实施例三：

一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法，采用A²N工艺运行。研究了投加Fe²⁺对双污泥工艺(A²N工艺，如图1所示)的除磷效果的影响，进水磷浓度为4mg/L，Fe²⁺投加量为3mg/L。结果表明，未投加Fe²⁺时，双污泥工艺出水平均磷浓度为1.26mg/L；而厌氧池投加Fe²⁺浓度为3mg/L，出水磷浓度为0.08mg/L，可稳定达地表水IV类标准(总磷含量低于0.3mg/L)，向缺氧池投加Fe²⁺浓度为3mg/L，出水磷浓度为0.06mg/L，也可稳定达地表水IV类标准。

实施例四：

一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法，采用A²N工艺运行。研究了投加Fe²⁺对双污泥工艺(A²N工艺，如图1所示)的除磷效果的影响，进水磷浓度为4mg/L，向缺氧池投加Fe²⁺浓度为3mg/L，Fe²⁺盐的投加方式为间歇投加，持续投加15天后，停止投加，当工艺出水除磷效率降低时，恢复投加，依次循环。实验结果表明：在A²N工艺投加Fe²⁺持续运行15天后，停止投加Fe²⁺，之后的20天内该工艺出水的磷浓度仍然维持原有的水平，始终低于0.2mg/L，说明停止投加Fe²⁺盐，系统还可以保持非常好的除磷效果，可大大减少工艺运行过程中Fe²⁺盐的投加量。

实施例五：

一种反硝化除磷污泥中亚铁盐强化除磷的方法，采用A²N工艺运行。研究了双污泥工艺(A²N工艺，如图1所示)投加Fe²⁺后各反应器中污泥样品的菌群结构。工艺进水磷浓度为4mg/L，进水磷浓度为4mg/L，Fe²⁺投加量为3mg/L。对未投加Fe²⁺、厌氧初投加Fe²⁺和缺氧初投加Fe²⁺污泥样品中聚磷菌的比例进行了分析。通过微生物序列与本地序列数据库进行对比，结果发现反硝化除磷污泥系统中长期投加Fe²⁺盐，聚磷菌的比例显著增加。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细的说明，但是不表示本发明的具体实施是局限于这些说明。对于本发明所属拘束领的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或是替换，都应视为属于本发明的保护范围。