綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應(yīng)裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物合成降解領(lǐng)域，具體涉及一種PHAs合成及污水脫氮除磷的處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚羥基烷酸酯(PHAs)是許多微生物在營養(yǎng)不均衡條件下，細胞內(nèi)合成的一類高分子生物胞內(nèi)聚酯，主要作為碳源和能源的貯藏性物質(zhì)而存在以應(yīng)對“食物”匱乏時期，在自然條件下可被完全降解成CO2和水。PHAs作為一種微生物合成塑料，不僅具有傳統(tǒng)化學(xué)合成塑料的特性和生物可降解性外，還具有生物相容性、光學(xué)活性、壓電性、氣體相隔性等許多合成材料所不具備的優(yōu)秀性能。在廢棄塑料對生態(tài)環(huán)境的危害日益凸顯的今天，PHAs作為環(huán)境友好型材料而被人們廣泛關(guān)注。
[0003]由于通過純培養(yǎng)獲得PHAs成本很高，利用活性污泥合成PHAs逐漸被關(guān)注。好氧的富營養(yǎng)和貧營養(yǎng)交替過程是活性污泥微生物合成PHAs最適宜的方案，有機廢物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)和乳酸混合物，富營養(yǎng)階段VFAs和P被PHAs合成菌很快攝取用于在細胞內(nèi)合成并積累PHAs以應(yīng)對貧營養(yǎng)階段。利用活性污泥合成PHAs既能解決活性污泥資源化，又能降低PHAs合成成本。然而，現(xiàn)階段利用活性污泥合成PHAs沒有很好的與污水營養(yǎng)物質(zhì)去除過程匹配，導(dǎo)致PHAs產(chǎn)率和污水處理能力不能兼得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用活性污泥合成PHAs的同時對污水進行處理的綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應(yīng)裝置及工藝。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應(yīng)裝置，包括初級沉淀池、進水口連接初級沉淀池出水口的調(diào)節(jié)池、進水口連接調(diào)節(jié)池出水口的好氧_厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器，所述初級沉淀池的沉淀出口連接厭氧發(fā)酵罐的污泥進口，所述厭氧發(fā)酵罐的發(fā)酵液流出口分別連接好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器的污泥厭氧發(fā)酵液流入口和間歇式反應(yīng)器的污泥厭氧發(fā)酵液流入口，所述間歇反應(yīng)器設(shè)有排泥口。
[0006]進一步，所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器和間歇式反應(yīng)器的底部安裝有曝氣設(shè)備，為好氧反應(yīng)階段提供適宜的含氧濃度。
[0007]更進一步，所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器和間歇式反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)有D0、pH、0RP監(jiān)測設(shè)備，用以監(jiān)測反應(yīng)是否正常進行，保證污水的理化性質(zhì)維持在正常范圍內(nèi)，防止微生物的活性受到影響，從而影響出水水質(zhì)，可根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)DO值自動調(diào)節(jié)曝氣風機開關(guān)，以滿足反應(yīng)器所需D0。
[0008]為了首先去除污水中較大的懸浮或漂浮物，所述初級沉淀池之前連接有格柵。
[0009]進一步，所述間歇式反應(yīng)器的出水口連接至所述好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器的進水口，間歇式反應(yīng)器的污水排出后直接進入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器進行循環(huán)。
[0010]一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應(yīng)處理工藝，包括以下步驟:
[0011 ] (I)市政污水流經(jīng)初級沉淀池后流入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中對pH和水量進行調(diào)解后栗入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器，以滿足好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器中活性污泥的活性和正常反應(yīng)水量；
[0012](2)有機生活垃圾和初級沉淀池得到的初沉污泥在厭氧發(fā)酵罐中進行厭氧發(fā)酵，為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器中PHAs的合成和脫氮除磷提供VFA和碳源；
[0013](3)初級沉淀池產(chǎn)生的污水和厭氧發(fā)酵罐中產(chǎn)生的污泥厭氧發(fā)酵液進入好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器中進行脫氮除磷和PHAs合成；
[0014](4)好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器中的活性污泥和厭氧發(fā)酵罐中的污泥厭氧發(fā)酵液進入間歇式反應(yīng)器后進行連續(xù)曝氣和攪動，保持2mg/L的DO值，富集后的活性污泥冷凍干燥，按40mL/g污泥的配比用氯仿萃取，抽提液冷卻后按60倍冷甲醇做沉淀劑析出PHAs，過濾收集。
[0015]進一步，步驟(2)有機生活垃圾事先破碎，每升初沉污泥摻入0.8kg有機生活垃圾并用好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器中污水稀釋至總固體量為7%，所述厭氧發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液維持在35 土 1.5度、pH?5.0，發(fā)酵罐有機負荷為20kgTVS/m.d，水力停留時間為7天，初沉污泥和有機生活垃圾發(fā)酵液COD: N: P = 200:11:3，為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器活性污泥微生物高效合成PHAs和脫氮除磷提供適宜的營養(yǎng)物質(zhì)。
[0016]步驟(2)厭氧發(fā)酵一般分為三個階段:水解階段、酸化階段和產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷階段，由于在本流程中厭氧發(fā)酵主要是為好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器提供VFA和碳源，而在酸化階段VFA濃度最高，所以此流程厭氧發(fā)酵主要進行前兩階段。
[0017]步驟(3)好氧-厭氧序批式活性污泥法反應(yīng)器一個周期由進水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置5個基本工序組成，本流程將反應(yīng)階段劃分為好氧、厭氧兩個階段:污泥厭氧發(fā)酵液在好氧階段前栗入反應(yīng)器提供生成PHAs所需的VFA和脫氮除磷所需的碳源，好氧富營養(yǎng)條件下微生物合成PHAs并將NH4+轉(zhuǎn)化為NO〗—并大量吸收P形成胞內(nèi)多聚磷酸鹽，厭氧貧營養(yǎng)條件下多聚磷酸鹽用于微生物合成PHAs并將NO〗—轉(zhuǎn)化為N2,好氧階段時間為150min、D0值維持在2?3mg/L，厭氧階段時間為50min，pH、D0和ORP監(jiān)測設(shè)備用于監(jiān)控SBR運行效果，DO值超出預(yù)定范圍自動打開/關(guān)閉曝氣風機，反應(yīng)器中固體停留時間24天，厭氧反應(yīng)結(jié)束時將活性污泥由污泥栗栗入間歇式反應(yīng)器，反應(yīng)結(jié)束后污水消毒后排放，出水氮去除率90%，剩余氮、磷含量滿足出水要求。
[0018]有益效果:本發(fā)明使用由厭氧發(fā)酵罐內(nèi)初沉污泥和有機生活垃圾的發(fā)酵液為好氧-厭氧序批式活性污泥法(SBR)反應(yīng)器中活性污泥合成PHAs提供VFAs、非VFAs-COD作為碳源供活性污泥生長和脫氮除磷，SBR運行階段被分為好氧-厭氧兩個運行階段，好氧階段充足的營養(yǎng)物質(zhì)含量促進微生物的亞消化作用，好氧富營養(yǎng)條件下微生物合成PHAs并將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-并大量吸收P形成胞內(nèi)多聚磷酸鹽，厭氧貧營養(yǎng)條件下多聚磷酸鹽用于微生物合成PHAs并將NO2-轉(zhuǎn)化為N2,該方法在SBR中選擇并增殖具有PHAs貯存能力的微生物種群，采用亞消化/反亞消化作用脫氮，又能極大地降低外加碳源的成本，實現(xiàn)了污水高效脫氮除磷的同時活性污泥和有機生活垃圾的資源化。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0021 ]實施例:一種綜合PHAs合成和脫氮除磷的污水生物反應(yīng)裝置，如圖1所示，包括格柵7、初級沉淀池1、調(diào)節(jié)池6、好氧-厭氧序批式活性污泥法(SBR)反應(yīng)器3、消毒池8、厭氧發(fā)酵罐2、間歇式反應(yīng)器4。厭氧發(fā)酵罐2上部設(shè)有污泥進口，并設(shè)有發(fā)酵液流出口，SBR反應(yīng)器3上部設(shè)有進水口、出水口和污泥厭氧發(fā)酵液流入口，下部設(shè)有排泥口，間歇反應(yīng)器4上部設(shè)有進水口、出水口和污泥厭氧發(fā)酵液流入口，間歇反應(yīng)器下部設(shè)有排泥口。
[0022]市政污水通過進水栗11經(jīng)過格柵7進入初級沉淀池I的進水口，初級沉淀池I的出水口連接調(diào)節(jié)池6的進水口，調(diào)節(jié)池6的出水口連接SBR反應(yīng)器3的進水口，SBR反應(yīng)器3的出水口連接消毒池8，污水經(jīng)消毒排放。其中，污水流經(jīng)格柵7去除污水中較大的懸浮或漂浮物，經(jīng)初級沉淀池I沉淀進一步除去污水中的可沉物和漂浮物，流入調(diào)節(jié)池6，在調(diào)節(jié)池6中對pH?7和水量進行調(diào)解后