CN103058377A - 一种利用间歇曝气sbr亚硝化恢复方法 - Google Patents

Abstract

一种利用间歇曝气SBR亚硝化恢复方法属于城市污水处理与资源化领域。对长期稳定运行遭到破坏的污泥置于SBR反应器中。将连续曝气改为间歇曝气运行，曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟。循环此操作直到氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%，标志着一个周期的结束。经过15天30个周期成功实现了亚硝化的恢复，亚硝化率重新到达90%以上。在此条件下稳定运行7天14个周期以上，亚硝化率一直在90%以上。恢复后将运行方式重新改为连续曝气亚硝化率仍能维持90%以上，并实现了在该条件下亚硝化的长期稳定运行。本发明能实现亚硝化的恢复，对工程实践有巨大的指导意义，为亚硝化实现恢复和稳定运行提供了技术保障。

Description

一种利用间歇曝气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。具体涉及一种利用间歇曝气SBR亚硝化恢复方法

背景技术

随着中国的经济的发展，中国的环境问题日益突出，特别是水环境的污染严重阻碍了中国的发展和人民的健康。据2011年环境状况公报显示，全国地表水总体为轻度污染，湖泊富营养化状况严重，氮磷依旧为主要污染物。全国氨氮排放总量为260.4万吨，其中工业源和生活源的排放量达到了175.8万吨，占氨氮排放总量的67.5%。因此，通过城市污水处理厂的兴建与运行，对工业生活等点源污染进行处理，去除氮磷等污染物，是缓解水环境危机的有效途径。

目前，针对低碳氮比的城市生活污水，绝大部分污水处理厂采用基于硝化反硝化原理的传统工艺进行生物脱氮，为达到污水处理一级A排放标准，尤其是针对其中较为严格的氮素控制指标，需要外加有机碳源、无机碳源，消耗巨大能源用以硝化液回流以满足反硝化要求，使得污水处理成本居高不下；同时，投加的碳源最终变成温室气体，对环境造成了二次污染，这极大的制约了污水处理行业的发展。上世纪90年代新发现的厌氧氨氧化是在厌氧或缺氧条件下，自养微生物以NH₄ ⁺-N为电子供体，NO₂ ^--N为电子受体，将其转化成N₂的过程，同传统工艺相比，该工艺具有无需外加有机碳源、无机碳源，无需硝化液回流等优点，这为污水脱氮处理提供了一种节能、低碳、环保的新思路。而实现厌氧氨氧化的前提是保证亚硝化稳定的出水，所以稳定的亚硝化是实现新脱氮工艺的首要前提。硝化反应是在有氧条件下，通过好氧菌将氨氮转化为NO₃ ^-的过程。参与此过程的细菌有氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，简称AOB）和亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria，简称NOB）两种不同的自养菌。硝化反应在两种菌的作用下分两个步骤进行：

亚硝化反应：

硝化反应：

亚硝化即把硝化反应控制在亚硝化反应阶段，阻止硝化反应。这就要求反应体系中富集大量的AOB，并且淘汰出NOB。可以通过两种细菌生长特性的差异，例如适宜生长的pH、温度、溶解氧等来达到筛选菌群的目的。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。

阻碍脱氮新工艺无法应用工程实践的瓶颈是在常温低氨氮条件下长期稳定运行会使系统中NOB适应环境而逐渐增值导致亚硝化的恶化、破坏甚至崩溃。系统崩溃后产生大量的硝氮使后续的厌氧氨氧化工艺不能进行。可见当亚硝化工艺破坏之前寻找一种简单有效的恢复方法对于此工艺的应用具有极大的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用间歇曝气SBR亚硝化恢复方法。

本发明提供一种利用间歇曝气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，采用间歇曝气运行，曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟；循环间歇曝气操作直到氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%，标志着一个周期的结束；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工艺简单有效的恢复方法，利用间歇曝气对反应体系中AOB和NOB活性的不同影响作用，实现亚硝化的恢复。通过间歇曝气运行（曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟）这种运行方式使NOB在每个周期反应内多次抑制活性并随之淘洗出体系内，以序批式生物反应器（SBR）方式来实现亚硝化的简单有效的恢复。

与传统方法相比，本发明的优势在于：

第一，间歇运行不用改变进水水质，有更广泛的工程意义。

第二，恢复过程中出水硝氮量相比传统的方法明显减少，停曝期间反硝化作用消耗了生成的硝氮使出水水质更好。

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

试验以某小区生活污水为基础用水，具体水质如下：COD=300～400mg/L，BOD₅=120-150mg/L，SS=76-114 mg/L，TP=5.75- 6.30mg/L，NH₄ ⁺-N=75～90mg/L，NO₂ ^--N≤0.25mg/L，NO₃ ^--N≤1.5mg/L，TP≤1mg/L，pH=7.0～7.8，碱度为550.59 ~ 610.78mg/L（以CaCO3计）。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

将经过长期运行遭到破坏的亚硝化污泥接到SBR反应器中，将连续曝气改为间歇曝气运行，曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟。运行4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，依然间歇曝气运行方式，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，继续采用步骤2的曝气策略，控制曝气时间，将氨氮氧化初始氨氮浓度的70%-99%。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15天30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

本发明中前期运行方式为连续曝气，溶解氧控制在4.5-5.0mg/L，将氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%。经过142个周期的稳定运行，污泥的亚硝化率开始逐渐下降，经过了25个周期，亚硝化率从90%下降到69%，亚硝化效果明显下降，出水硝氮含量无法满足下级反应器正常运行。由于长期的稳定运行，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，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系统崩溃。

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25个周期，开始了亚硝化的恢复。将连续曝气改为间歇曝气运行，曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟，溶解氧控制在4.5-5.0mg/L，循环此操作直到氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%，标志着一个周期的结束。利用间歇曝气对反应体系中AOB和NOB活性的不同作用来完成对NOB的不断抑制。运行了3个周期亚硝化率就开始回升到达73%，经过15天30个周期的运行，亚硝化率重新恢复到90%以上，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，进行连续曝气，溶解氧控制在4.5-5.0mg/L，控制曝气时间，将氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%。经过了15天30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)

1.一种利用间歇曝气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，采用间歇曝气运行，曝停比采用3:1，曝气30分钟，停曝10分钟；循环间歇曝气操作直到氨氮氧化为初始氨氮浓度的70%-99%，标志着一个周期的结束；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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