一種反硝化同步脫氮除磷菌富集馴化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水處理與環境保護領域，具體地說是一種反硝化同步脫氮除磷菌富集馴化方法。
【背景技術】
[0002]氮、磷元素是引起水體富營養化的兩個重要因子，眾多國家對其排放濃度都有著嚴格限制。水體富營養化的直接后果就是加速水體老化進程，使水體失去原有的漁業、旅游業以及飲用水源的功能。我國國家環境保護部要求城鎮污水處理廠出水排入重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級A標準。隨著氮、磷排放標準的提高，在新建污水處理廠或舊工藝升級改造過程中，高效率低能耗的生物脫氮除磷技術應用尤為重要。
[0003]目前，生物強化除磷工藝(enhancedb1logical phosphorus removal, EBPR)因其效率高、成本低和環境友好而備受學者關注。該工藝中主要的功能微生物是聚磷菌(Accumulibacter)，其主要特點是:在厭氧條件下細胞內聚磷水解產生能量(adenosinetriphosphate, ATP)和還原型輔酶 NADH，用于揮發性脂肪酸(volatile fatty acid, VFA)的吸收并儲存為聚-β -輕丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB);然后在好氧條件下以PHB為電子供體，以氧為電子受體進行過量吸磷，從而以剩余污泥排放的形式去除污水中的磷。隨著學者對聚磷菌的深入研宄，發現存在著一種聚磷菌可以在缺氧條件下以硝酸鹽為電子受體進行同步反硝化脫氮除磷，稱為反硝化同步脫氮除磷菌。反硝化同步脫氮除磷菌相比于好氧聚磷菌可節省曝氣量30%，減少污泥產生量50%，降低碳源需求量50%特別適合低C/N比生活污水的處理。無論是好氧聚磷菌還是反硝化同步脫氮除磷菌在富集過程中都極易受到具有類似代謝類型但不具備釋磷和吸磷功能的聚糖菌競爭，而pH、D0、碳源和溫度等因素將影響著聚磷菌和聚糖菌的富集環境。在這些影響因素中，溫度是聚磷菌和聚糖菌富集的主要影響因素。國內外學者已在常溫(25±5°C)情況下對反硝化同步脫氮除磷菌的富集馴化作了一定的研宄，取得了一些研宄成果和成功的經驗。
[0004]然而，研宄低溫環境下聚磷菌的富集馴化狀況，對EBPR系統應用于實踐有著重要的指導意義(尤其是冬季)。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種反硝化同步脫氮除磷菌富集馴化方法。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
[0007](I)進水階段:利用進水泵2將進水箱I中溶液泵入反應器12中，由進水控制器5控制進水時間為30min ；
[0008](2)厭氧階段:啟動鼓風曝氣機3將氮氣由曝氣頭11鼓入反應器12中，提供厭氧環境，通入氮氣時間由曝氣控制器6控制為2h ;啟動機械攪拌機7帶動攪拌槳10進行攪拌，提供溶液完全混合的動力，機械攪拌時間由機械攪拌控制器8控制為2h ;
[0009](3)好氧階段:厭氧反應2h完成后，將反應器厭氧環境改為好氧環境，由鼓風曝氣機3將空氣由曝氣頭11鼓入反應器12中，提供好氧環境，通入空氣時間由曝氣控制器6控制為4h ;啟動機械攪拌機7帶動攪拌槳10進行攪拌，提供溶液完全混合的動力，機械攪拌時間由機械攪拌控制器8控制為4h ；
[0010](4)沉淀階段:好氧反應4h完成后，曝氣控制器6自動關閉鼓風曝氣機3，機械攪拌控制器8自動關閉機械攪拌機7，沉淀時間為Ih ;
[0011](5)排水階段:沉淀Ih完成后，啟動排水泵14將沉淀上清液排入出水箱15中，排水時間由排水控制器9控制為30min ；
[0012](6)重復步驟(I)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)、步驟(5)，以再次完成進水、厭氧、好氧、沉淀和排水過程，此過程運行120周期，共計40d ;
[0013](7)厭氧/好氧階段40d完成后，反應器的運行狀態改為厭氧/缺氧階段；
[0014](8)進水階段:同步驟⑴相同，但進水負荷降低；
[0015](9)厭氧階段:同步驟(2)相同;
[0016](10)缺氧階段:厭氧反應2h完成后，通過加入硝酸鹽溶液將反應器厭氧環境改為缺氧環境，啟動機械攪拌機7帶動攪拌槳10進行攪拌，提供溶液完全混合的動力，機械攪拌時間由機械攪拌控制器8控制為4h ；
[0017](11)沉淀階段:同步驟⑷；
[0018](12)排水階段:同步驟(5)
[0019](13)重復步驟⑶、步驟(9)、步驟(10)、步驟(11)、步驟(12)，以再次完成進水、厭氧、缺氧、沉淀和排水過程，此過程運行90周期，共計30d ;
[0020](14)定期采集出水水樣，測定出水中Ρ043_-Ρ濃度；
[0021]步驟(I)所述進水箱中溶液COD濃度為800mg/L，PO/—-P濃度為40mg/L。
[0022]步驟(2)所述鼓風曝氣機通入氮氣的速率為1.5L/min。
[0023]步驟(3)所述鼓風曝氣機通入空氣的速率為1.5L/min。
[0024]步驟(8)所述進水箱中溶液COD濃度為300mg/L，PO43^-P濃度為20mg/L。
[0025]步驟(10)所述的硝酸鹽濃度為30mg/L。
[0026]步驟(14)所述的PO/—-P濃度測定方法為鉬銻抗分光光度法。
[0027]本發明的要點是:
[0028](I)采用兩段式富集馴化反硝化同步脫氮除磷菌，先在厭氧/好氧條件下富集馴化好氧聚磷菌，篩選出除磷微生物；再在厭氧/缺氧條件下富集馴化反硝化同步脫氮除磷菌，篩選出在缺氧條件下的除磷微生物。
[0029](2)采用進水、反應、沉淀、排水的循環運行模式，降低硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，以及降低碳源對反硝化脫氮除磷的影響。
[0030](3)采用先高后低進水營養負荷，在運行初期進水中營養負荷高，加快除磷微生物在低溫環境下的快速富集；在運行后期降低進水中營養負荷，使富集馴化的反硝化同步脫氮除磷菌適應正常的生活污水。
[0031]本發明的具體實施措施為:
[0032](I)反應器的設計和搭建:反應器設計采用序批式活性污泥法，主要由進水系統、曝氣攪拌系統、出水系統和時間控制系統組成。本裝置可通過各控制器從時間序列上對進水、反應、沉淀、排水過程進行控制，實現自動化運行管理，大大減輕了人工強度、節省了污染治理成本，而且設備結構簡單、方便移動。
[0033](2)厭氧/好氧運行模式:將污水處理廠好氧池污泥接種到該序批式活性污泥法反應器中，在厭氧/好氧環境下富集馴化除磷微生物，控制進水中COD濃度為800mg/L，Ρ04