專利名稱：一種固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，特別涉及一種固定化污泥處理富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法。
背景技術(shù)：
氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)是引起湖泊、水庫等水體富營養(yǎng)化的主要污染物，水體富營養(yǎng)化的主要治理措施可分為工程性措施(底泥疏浚、進行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等)、化學法(投加化學藥劑凝聚沉降磷酸鹽和用化學藥劑殺藻)、生物性措施(利用水生生物吸收利用氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的方法)等。但底泥疏浚成本高、并且不能有效的治理水體富營養(yǎng)化(濮培民，王國祥，胡春華，等.底泥疏浚能控制湖泊富營養(yǎng)化嗎.湖泊科學，2000，12(3)269~279)；投加化學絮凝藥劑的維持時間短，且需定期補充，而使用殺藻劑雖可以殺死藻類，但是死掉的植物體卻會向水中釋放大量的營養(yǎng)物質(zhì)，反過來又會刺激大量藻類的生長爆發(fā)；種植水生植物花費時間長(幾個月)，需及時打撈，而且在引進水生植物時，還會產(chǎn)生生物入侵的危險?；钚晕勰喾ㄊ且环N有效的脫氮除磷方法，它可通過微生物在吸收氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)作為自身生長需要的成分之外的好氧硝化、厭氧反硝化作用去除氮和厭氧釋磷、好氧超量吸磷、及時移走超量吸磷的微生物(污泥)去除磷。微生物的脫氮除磷的一個前提就是微生物的厭氧、好氧的循環(huán)，同時在厭氧階段提供有效的碳源，以滿足微生物的反硝化脫氮和有效釋磷；并且還需及時從系統(tǒng)中移走超量吸磷的微生物(污泥)。因此，普通的活性污泥如應用于水體富營養(yǎng)化治理，則會由于難使活性污泥保持懸浮狀態(tài)，固液分離和回收活性污泥困難，無法及時從系統(tǒng)中去除活性污泥，難實現(xiàn)厭氧、好氧的交替循環(huán)等諸多原因而限制活性污泥法應用于水體富營養(yǎng)化的治理。
生物固定化技術(shù)是現(xiàn)代生物工程領(lǐng)域的一項新興的、主要用于醫(yī)藥合成及化學品生產(chǎn)的技術(shù)方法，近年來也被廣泛應用于環(huán)境治理領(lǐng)域。它將微生物固定在載體上使其高度密集并保持其生物活性功能，這種技術(shù)應用于環(huán)境治理，有助于提高生物反應器內(nèi)的生物量，利于反應后的固液分離，縮短處理所需得時間，可以有效去除污染物，但目前尚未見到有將該技術(shù)應用于富營養(yǎng)化水體中去除氮、磷兩種元素的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種處理效果好、固液分離容易的固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，用于現(xiàn)有環(huán)境治理技術(shù)的補充和完善。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是(1)污泥的馴化培養(yǎng)將取自城市污水處理廠的活性污泥在SBR(序批式生物反應器)反應器中用模擬廢水進行厭氧-好氧交替培養(yǎng)、馴化。馴化結(jié)束時，馴化活性污泥形態(tài)為大片絮狀并夾有少量黃褐色顆粒污泥，MLSS(混合液懸浮固體濃度)為3.0~5.0g/L，SVI(污泥體積指數(shù))為50~100。模擬廢水主要成分COD(化學好氧量)為100~1000mg/L，TN(總氮)為5~50mg/L，TP(總磷)為1~20mg/L，另含有K、Na、Ca、Mg、Fe、S、Cl等微量元素。
(2)污泥的固定化將馴化完畢的活性污泥濃縮后包埋并固定在海藻酸鈉載體內(nèi)，形成海藻酸鈣固定化污泥小球；其包括以下幾個步驟d、制取濃縮污泥將馴化污泥沉淀濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；e、制取固定化污泥小球?qū)饪s污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為1.0~3.0％(重量百分比)的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入固化劑CaCl2溶液中，固化劑CaCl2的濃度為3.0~10.0％(重量百分比)，固定化時間為8~48h，鈣化后得到海藻酸鈣固定化污泥小球；f、將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用。
(3)固定化污泥小球的預處理將上述步驟(2)制成的海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理2~8h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)使用固定化污泥小球處理污水將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的污染水體中，使固定化污泥小球的保持好氧狀態(tài)，停留4~24h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；
(5)反硝化和釋磷將步驟(4)中反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留2~8h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)磷的回收向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
在上述步驟(3)和(5)的反應過程中，可以在厭氧反應器中添加乙酸鈉，使厭氧反應器進水COD為300~1000mg/L，并在厭氧過程攪拌，使得固定化污泥的反硝化反應和磷的釋放均能快速、順利的進行。
在上述步驟(6)磷的回收過程中，在除去磷酸鹽沉淀后，為保證厭氧反應器的繼續(xù)正常運行，將反應器溶液pH值調(diào)整到6.5~7.5之間。
本發(fā)明與現(xiàn)有污水處理技術(shù)相比，其優(yōu)點是1.適合富營養(yǎng)化水體的脫氮除磷本發(fā)明采用的技術(shù)路線不同于一般的活性污泥脫氮除磷方法，是活性污泥脫氮除磷法和固定化微生物技術(shù)的有機結(jié)合，固液分離容易、操作簡單、能順利實現(xiàn)固定化污泥的厭氧、好氧循環(huán)，可以去除富營養(yǎng)化水體(湖泊、水庫)中的氮、磷。與傳統(tǒng)的底泥疏浚、投加化學藥劑、種植水生植物等富營養(yǎng)化水體治理方法相比，不僅能有效去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，而且不會產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)的破壞，不會有生物入侵的危險，也不會引起二次污染等不良影響，所以具有明顯的優(yōu)點。
2.處理效果好本發(fā)明采用微生物固定化技術(shù)，將馴化活性污泥固定在海藻酸鈉載體上，明顯提高了單位體積生物量，使得反應器中生物量可以達到24~46g/L，生化反應速率快，處理效果好，出水水質(zhì)優(yōu)。應用該技術(shù)處理處理受到面源污染的河(湖泊、水庫)水，處理出水可以達到地表水質(zhì)量標準的三類以上的水質(zhì)標準(湖、庫標準)。
3.固液分離容易由于采用固定化污泥技術(shù)處理污水，相對于普通活性污泥方法，固液分離容易，出水懸浮物幾乎沒有，出水質(zhì)量高，出水水質(zhì)有保證。
4.有效去除水中的氮、磷污染物采用本發(fā)明的固定化污泥處理技術(shù)，由于包埋的是具有高效脫氮除磷能力的馴化污泥，因此，在去除模擬污水中的氨氮、TP等污染物時，方便，高效。在進水氨氮濃度達到25mg/L時，24h出水氨氮濃度可以低于1.0mg/L，在進水TP濃度達到10mg/L時，24h出水TP濃度可以低于0.2mg/L。
5.可有效回收磷采用本發(fā)明的固定化污泥處理技術(shù)，可以在厭氧結(jié)束后，利用化學沉淀方法有效回收釋放的磷，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。在處理10mg/L的含磷廢水時，厭氧釋放的磷占總吸收磷的51.6％以上。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的詳述(以下濃度均為重量百分比)實施例1(1)將活性污泥在SBR反應器中使用厭氧-好氧交替工藝培養(yǎng)、馴化；(2)將馴化完畢的活性污泥濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；再將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為3.0％的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入10.0％濃度的CaCl2溶液中，固定化時間為48h，鈣化后得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用；(3)將制成的海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理8h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的模擬廢水1中，固定化污泥小球與處理污水的體積比為1∶3，保持好氧狀態(tài)，停留24h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；(5)將反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留8h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
本實施例試驗數(shù)據(jù)如下好氧進水COD平均值152mg/L，好氧出水COD平均值16mg/L，去除率89.5％；好氧進水氨氮平均值25.6mg/L，好氧出水氨氮平均值0.89mg/L，去除率96.5％；好氧進水TP平均值9.86mg/L，好氧出水TP平均值0.20mg/L，去除率98.0％；后厭氧出水TP平均值4.98mg/L，磷釋放量為吸收量的51.6％。
實施例2(1)將活性污泥在SBR反應器中使用厭氧-好氧交替工藝培養(yǎng)、馴化；(2)將馴化完畢的活性污泥濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；再將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為2.0％的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入5.0％濃度的CaCl2溶液中，固定化時間為24h，鈣化后得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用；(3)將制成的海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理4h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的模擬廢水2中，固定化污泥小球與處理污水的體積比為1∶3，保持好氧狀態(tài)，停留12h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；(5)將反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留4h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
本實施例試驗數(shù)據(jù)如下好氧進水COD為100mg/L，好氧出水COD平均值12mg/L，去除率88％；好氧進水氨氮平均值15.4mg/L，好氧出水氨氮平均值0.72mg/L，去除率95.3％；好氧進水TP平均值5.18mg/L，好氧出水TP平均值0.20mg/l，去除率96.1％；后厭氧出水TP平均值1.78mg/L，磷釋放量為吸收量的35.7％。
實施例3(1)將活性污泥在SBR反應器中使用厭氧-好氧交替工藝培養(yǎng)、馴化；(2)將馴化完畢的活性污泥濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；再將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為1.0％的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入3.0％濃度的CaCl2溶液中，固定化時間為8h，鈣化后得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用；(3)將制成的海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理2h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的模擬廢水3中，固定化污泥小球與處理污水的體積比為1∶3，保持好氧狀態(tài)，停留4h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；(5)將反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留2h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
本實施例試驗數(shù)據(jù)如下好氧進水COD為50mg/l，好氧出水COD平均值8mg/l，去除率84％；好氧進水氨氮平均值4.92mg/l，好氧出水氨氮平均值0.49mg/l，去除率90％；好氧進水TP平均值1.18mg/l，好氧出水TP平均值0.02mg/l，去除率98.3％；后厭氧出水TP平均值0.20mg/L，磷釋放量為吸收量的17.2％。
實施例4(1)將活性污泥在SBR反應器中使用厭氧-好氧交替工藝培養(yǎng)、馴化；(2)將馴化完畢的活性污泥濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；再將濃縮污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為2.0％的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入5.0％濃度的CaCl2溶液中，固定化時間為24h，鈣化后得到海藻酸鈣固定化污泥小球；將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用；(3)將制成的海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理4h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的富營養(yǎng)化湖泊水中，固定化污泥小球與富營養(yǎng)化湖泊水的體積比為1∶3，保持好氧狀態(tài)，停留8h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；(5)將反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留5h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
本實施例試驗數(shù)據(jù)如下好氧進水氨氮平均值4.56mg/l，好氧出水氨氮平均值0.35mg/l，去除率92.3％；好氧進水TP平均值0.62mg/l，好氧出水TP平均值0.02mg/l，去除率96.8％；后厭氧出水TP平均值0.11mg/L，磷釋放量為吸收量的18.3％。
權(quán)利要求
1.一種固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，該方法包括以下步驟(1)將活性污泥在SBR反應器中使用厭氧-好氧交替工藝培養(yǎng)、馴化；(2)將馴化完畢的活性污泥濃縮后包埋并固定在海藻酸鈉載體內(nèi)，形成海藻酸鈣固定化污泥小球；(3)將海藻酸鈣固定化污泥小球在厭氧反應器中預處理2~8h，使小球中包埋的活性污泥反硝化脫氮和釋放磷酸鹽；(4)將預處理后的海藻酸鈣固定化污泥小球轉(zhuǎn)移入待處理的污染水體中，保持好氧狀態(tài)，停留4~24h，進行好氧吸磷和硝化反應，去除污水中的有機物、氨氮和TP；(5)將步驟(4)中反應結(jié)束的海藻酸鈣固定化污泥小球取出并轉(zhuǎn)移入?yún)捬醴磻鲀?nèi)，停留2~8h，進行反硝化反應和厭氧釋磷；(6)向厭氧反應器中投加堿液，調(diào)整反應器pH值為9.0~9.6左右，使產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀，回收磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，其特征在于在上述步驟(2)中形成海藻酸鈣固定化污泥小球包括以下步驟a、制取濃縮污泥將馴化后的污泥沉淀濃縮，使活性污泥盡可能的脫水；b、制取固定化污泥小球?qū)饪s污泥與海藻酸鈉溶液混合形成海藻酸鈉濃度為1.0~3.0％(重量百分比)的混合液，將混合液通過蠕動泵均勻滴入固化劑CaCl2溶液中，鈣化，得到海藻酸鈣固定化污泥小球；c、將海藻酸鈣固定化污泥小球取出、沖洗，冷藏待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，其特征在于在上述步驟(b)的固定化過程中，固化劑CaCl2的濃度為3.0~10.0％(重量百分比)，固定化時間為8~48h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，其特征在于在上述步驟(3)和(5)的厭氧反應器中添加乙酸鈉，使厭氧反應器進水COD為300~1000mg/L，并在厭氧過程攪拌，使得固定化污泥的反硝化反應和磷的釋放均能快速、順利的進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，其特征在于在上述步驟(6)磷的回收過程中，在除去磷酸鹽沉淀后，為保證厭氧反應器的繼續(xù)正常運行，將反應器溶液pH值調(diào)整到6.5~7.5之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定化污泥去除富營養(yǎng)化水體中氮、磷的方法，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，本發(fā)明通過固定化技術(shù)將馴化污泥包埋固定在載體上制成固定化污泥小球，并對其預厭氧處理，將預處理后的固定化污泥小球用于富營養(yǎng)化水體的脫氮除磷處理。其中固定化污泥的載體是海藻酸鈉，包埋的污泥為自行馴化的高效脫氮除磷污泥。該方法在處理富營養(yǎng)化水體時具有良好的脫氮除磷效果，固液分離容易，且可以回收水中的磷。
文檔編號C02F3/12GK1915863SQ20061008610
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者聶榮, 翟建平, 李琴, 張文藝, 蔣鑫焱, 王明媚 申請人:南京大學