CN103058376B - 一种适用于低氨氮sbr亚硝化恢复方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法属于城市污水处理与资源化领域。针对亚硝化工艺对环境条件敏感，易转向全程硝化，失去亚硝化特性的特点，本发明对长期稳定运行遭到破坏的污泥置于SBR反应器中；采用连续曝气，测定三氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，将氨氧化率在20%-50%的时间设定为曝气时间；先进行前置厌氧，前置厌氧时间与曝气时间比例为1:3，曝气过程中控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L，控制曝气时间使氨氧化率控制在20%-50%；维持此条件运行，待亚硝化率达到90%以上，一直稳定运行7天14个周期以上。本发明实现了常温低氨氮条件下的亚硝化性能快速恢复，为亚硝化的稳定运行及事故恢复提供保障。

Description

一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法

技术领域

本发明属于城市污水处理与资源化领域。具体涉及一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法

背景技术

近年来，水体氮素污染和富营养化问题日益严重，给人类的工农业生成造成了巨大的经济损失。世界各国纷纷制定了更加严格的城市污水处理厂排放标准。我国在2003年7月开始实施的城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中，一级A排放标准规定出水中NH₄ ⁺-N≤5mg/L，TN≤15mg/L。然而，传统的硝化/反硝化生物脱氮工艺不但存在流程长、供氧量高、需要外加碳源、污泥产量高等得不到改善的问题。因此，各国学者纷纷开展了各种新型生物脱氮技术和工艺的研究，开发出了例如同时硝化反硝化技术、短程硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术等新技术。短程硝化工艺是把硝化反应过程控制在氨氧化产生NO₂ ^-的阶段，阻止NO₂ ^-的进一步氧化。因此，短程硝化/反硝化具有以下优点：硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗；反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源，降低了运行费用；缩短了反应时间，反应器容积可减少30%~40%左右；降低了污泥产量，硝化过程可少产污泥33%~35%左右，反硝化过程少产污泥55%左右。

国内外学者对污水生物脱氮技术进行了大量研究，污水生物脱氮理论取得了较大突破，与此同时，废水生物脱氮技术也取得了快速发展，涌现出一批具有创新意义的生物脱氮工艺，如同时硝化反硝化技术、短程硝化反硝化技术、短程硝化-厌氧氨氧化技术等。其中，厌氧氨氧化技术是目前最经济的生物脱氮途径，它是微生物在厌氧或缺氧条件下以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为电子受体，将其转化为氮气的过程，具有低耗氧量、无需外加碳源、运行费用少等优点。而实现厌氧氨氧化技术的前提是比较苛刻的进水条件。实现稳定的亚硝化是各种技术的关键步骤。硝化过程分为两步分别由两类细菌完成，第一步：NH₄ ⁺-N转化为NO₂ ^--N是由氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria简称AOB）完成；第二步：NO₂ ^--N转化为NO₃ ^-—N是由亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria简称NOB）细菌完成。其中AOB主要是亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas），此外还包括亚硝化球菌属（Nitrosococous）、亚硝化螺菌属（Nitrosospira）及亚硝化叶菌属（Nitrosolobus）等。而NOB主要是硝化杆菌属（Nitrobacter），此外还包括硝化球菌属（Nitrococcus）等。由于这两类细菌的生长特性存在差异，对反应条件变化的敏感程度不同，因此可以通过控制反应条件来筛选其中一类细菌。亚硝化工艺的关键难点是实现AOB的富集以及NOB的淘洗。国内外学者对亚硝化工艺已经进行了大量的技术研究，且取得了一定的研究成果和实践经验，并对获得亚硝化反应的控制因子和影响因素进行了分析。

但目前对于亚硝化的稳定维持并没有定论，特别是在常温低氨氮条件下的长期运行往往会导致亚硝化的恶化、破坏甚至崩溃。而崩溃后亚硝化率下降，有大量硝氮生成，不能为后续工艺提供稳定出水。寻找一种不改变进水条件，只通过简单的操作实现低氨氮下亚硝化的恢复的方法成为此工艺应用于工程实践的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法。

本发明提供一种对长期低氨氮运行下遭到破坏后的亚硝化污泥实现恢复的方法，其特征在于：

一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法，其特征在于：

对长期稳定运行遭到破坏的污泥置于SBR反应器中；采用连续曝气，每隔一段时间取样一次，测定三氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，将氨氧化率在20%-50%的时间设定为曝气时间；

先进行前置厌氧，前置厌氧时间与曝气时间比例为1:3，曝气过程中控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L，控制曝气时间使氨氧化率控制在20%-50%；维持此条件运行，计算出水亚硝化率即反应积累的亚硝酸盐与积累的亚硝酸盐与硝酸盐之和的比值；待亚硝化率达到90%以上，一直稳定运行7天14个周期以上，即成功实现亚硝化的恢复。

本发明所提供的亚硝化快速恢复的方法，利用前置厌氧的“饥饿效应”、限氧（溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L）作用以及较低的氨氧化率（20%-50%的氨氧化率保证较高的进出水游离氨）的联合抑制NOB，使其重新被淘洗出反应体系外，实现对于低氨氮运行的亚硝化恢复。

与传统方法相比，本发明的优势在于：

第一，操作方便快捷，不用改变进水氨氮浓度，只通过简单的限氧和前置厌氧搅拌以及控制曝气时间即能实现亚硝化的恢复。

第二，不改变污泥性状，对恢复后的稳定运行提供了可靠保证。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。

附图说明

图1是本发明恢复前亚硝化污泥运行效果图

图 2 是本发明恢复阶段亚硝化污泥运行效果图

图3 是本发明恢复后亚硝化污泥运行效果图

具体实施方式

试验以模拟污水为基础用水，具体水质如下：

恢复前后阶段进水水质：NH₄ ⁺-N=50±5mg/L，pH =7.70~8.00，温度为25±1℃。

恢复阶段进水水质：NH₄ ⁺-N=50±5mg/L，pH =7.70~8.00，温度为25±1℃。

具体步骤如下：

步骤1：反应器搭建

反应器采用SBR反应器，反应器装有曝气装置，可以通过调节曝气量来控制反应器废水中的溶解氧浓度。反应器设置简单的自动控制装置，实现自动进水、反应、沉淀、排水流程。

步骤2：改变运行条件

将经过长期低氨氮条件下运行遭到破坏的亚硝化污泥接到SBR反应器中，改变运行条件，在反应开始前进行前置厌氧，前置厌氧时间为1小时，曝气过程中控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L，连续曝气3小时，此步骤旨在让接种污泥适应新环境不计入周期数。适应结束后，采用连续曝气，每隔30min取样一次，连续取样测定三氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，以此确定曝气时间与氨氮消耗关系。

步骤3：确定反应时间后，根据曝气时间确定前置搅厌氧搅拌时间，前置厌氧搅拌时间与曝气时间比为1:3。维持溶解氧在0.2-0.5 mg/L，控制曝气时间，氨氧化率控制在20%-50%，监测每日进出水的氨氮、亚氮、硝氮、计算亚硝化率，即出水亚硝酸盐氮/（出水亚硝酸盐氮+出水硝酸盐氮）。保持此策略持续运行20天60个周期亚硝化率重新达到90%以上。继续保持此策略运行7天14个周期以上，亚硝化率一直维持在90%以上，标志着亚硝化恢复成功。

恢复前亚硝化污泥运行效果参见图1

本发明中前期经过88个周期的稳定运行，污泥的亚硝化率开始逐渐下降，经过了24个周期，亚硝化率从93%下降到45%，基本失去亚硝化效果。由于长期的低氨氮稳定运行，反应器体系中的NOB开始适应了环境并随着时间的积累慢慢增值开始成为了优势菌种，如果不采用适当的策略，亚硝化率会持续下降最终导致亚硝化的崩溃。

恢复过程中亚硝化污泥的运行效果参见图2

出现破坏后的第24个周期，开始亚硝化的恢复。采用连续曝气，每隔30min取样一次，连续取样测定三氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，以此确定曝气时间与氨氮消耗关系。在反应开始前进行前置厌氧，前置厌氧时间与曝气时间比例为1:3，曝气过程中控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L，控制曝气时间，氨氧化率控制在20%-50%。利用前置厌氧的“饥饿效应”、限氧（溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L）作用以及较低的氨氧化率（20%-50%的氨氧化率保证较高的进出水游离氨）的联合抑制NOB，并使其淘汰出反应体系外。运行了25个周期亚硝化率就有上升至68%，经过20天60个周期的运行，亚硝化率达到了90%，此条件下继续运行7天14个周期，亚硝化率一直维持90%以上，实现了亚硝化污泥破坏后的恢复。

恢复后亚硝化污泥的运行效果见图3

亚硝化恢复后，恢复到恢复前的运行条件，进水氨氮浓度为50±5mg/L，控制溶解氧维持在0.6-1.5 mg/L，控制曝气时间使氨氧化率依旧控制在90%-99%，经过了15天45个周期亚硝化率一直维持在90%以上，说明恢复后亚硝化污泥有很好的稳定性。

Claims (1)

1.一种适用于低氨氮SBR亚硝化恢复方法，其特征在于：

对长期稳定运行遭到破坏的污泥置于SBR反应器中；采用连续曝气，每隔一段时间取样一次，测定三氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，将氨氧化率在20%-50%的时间设定为曝气时间；

先进行前置厌氧，前置厌氧时间与曝气时间比例为1:3，曝气过程中控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5 mg/L，控制曝气时间使氨氧化率控制在20%-50%；维持此条件运行，计算出水亚硝化率即反应积累的亚硝酸盐与积累的亚硝酸盐与硝酸盐之和的比值；待亚硝化率达到90%以上，一直稳定运行7天14个周期以上，即成功实现亚硝化的恢复。

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