CN103880171A

CN103880171A - 一种诱导恢复sbr全程自养脱氮的方法

Info

Publication number: CN103880171A
Application number: CN201410109476.9A
Authority: CN
Inventors: 李冬; 苏庆岭; 吴青; 梁瑜海; 曾辉平; 张�杰
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-03-23
Filing date: 2014-03-23
Publication date: 2014-06-25

Abstract

一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法属于城市污水处理与再生领域。针对CANON工艺对环境条件敏感，易由于NOB过量增值使得自养脱氮效果下降的特点。本发明对全程自养脱氮性能遭到部分破坏的CANON污泥，通过每个周期向恢复阶段反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积的0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥，控制曝气量使溶解氧维持在0.2-0.5mg·L^-1，控制曝气时间使氨氧化率维持在95%以上，经过7天成功实现了全程自养脱氮的恢复，总氮去除率重新到达80%以上。在此条件下稳定运行15个周期以上，总氮去除率一直在80%以上，标志全程自养脱氮恢复成功。

Description

一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法

技术领域

本发明属于城市污水处理与再生领域。具体涉及一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法。

背景技术

科学技术的发展为人类的生活提供了诸多方便，但是也使得人类社会和自然环境面临严峻的考验。以中国为例，2012年中国环境状况公报中明确指出：2011年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍突出。其中长江支流、黄河、珠江水系氨氮污染仍是主要污染。目前，针对水中氨氮的去除，主要采用物化法和生物法。物化法相对于生物法存在成本高、操作复杂且易造成二次污染等缺点。所以生物法处理氨氮废水是目前的主流工艺。

在诸多生物法处理氨氮废水工艺中，全程自养脱氮CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺以其独特的脱氮方式成为目前研究的热点。CANON工艺由亚硝化反应和厌氧氨氧化反应组合而成，进行亚硝化反应的亚硝化菌（AOB）将水中的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌（Anammox）则利用氧化的亚硝酸盐氮为电子供体，氨氮为电子受体进行反应生成少量的硝酸盐氮和N₂，从而达到去除氨氮的目的。

CANON工艺反应如下：

NH₃+0.85O₂→0.11NO₃ ^-+0.44N₂+0.14H⁺+1.43H₂O

CANON在氨氮去除方面有诸多优点。首先无需外加有机碳源，节约大量的曝气以及无机碳源，能降低投入资金；产物为少量污泥和N₂，不会造成二次污染。理论上总氮去除率可以达到85%以上，是高效节能脱氮工艺的理想选择。

可以发现，成功运行CANON工艺的关键是使氨氮被氧化停留在亚硝酸盐氮阶段而不变为硝酸盐氮。但在CANON工艺系统中，亚硝酸盐氧化菌（NOB）容易过量繁殖，使得氨氮被直接氧化成硝酸盐氮，使得总氮去除率急剧下降，脱氮效果变差，长时间得不到恢复会使系统转变为全程硝化，使得自养脱氮系统崩溃。

因此，在全程自养脱氮系统崩溃前寻找一种快速有效的恢复方法，对于CANON工艺工程化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是这样实现的：

将长期稳定运行遭到破坏的全程自养脱氮污泥置于SBR反应器中；恢复阶段每个周期向反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥，控制曝气使溶解氧维持在0.2-0.5mg·L^-1，控制曝气时间使氨氧化率维持在95%以上；维持此条件运行，计算出水总氮去除率即进出水总氮质量差值与进水总氮质量的比值；待总氮去除率达到80%以上，一直稳定运行15个周期以上，即成功实现全程自养脱氮的恢复。

本发明所提供的全程自养脱氮工艺快速有效的恢复方法，是利用在恢复阶段每个周期投加氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥来强化诱导系统中的全程自养脱氮性能，并通过0.2-0.5mg·L^-1这个溶解氧范围以及95%以上氨氧化率来加快AOB和Anammox菌增值并加强对NOB菌的抑制，最终实现了全程自养脱氮的快速有效的恢复。具体步骤如下：

原理说明如下：

步骤1：反应器的搭建：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全程自养脱氮污泥接到SBR反应器中，控制曝气量使溶解氧维持0.2-0.5mg·L^-1，连续曝气运行4小时，此步骤旨在让接种污泥适应新环境。适应结束后，向反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积的0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥。控制曝气量使溶解氧维持0.2-0.5mg·L^-1，每隔30min取样一次，连续取样测定氨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，恢复阶段每个周期均投加与步骤2中相同的全程自养脱氮污泥。控制曝气时间，将氨氮氧化初始氨氮浓度的95%以上。监测每日进出水的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮，计算总氮去除率，即（进水总氮质量-出水总氮质量）/进水总氮质量*100%。保持此策略持续运行7天15个周期总氮去除率重新达到80%以上。继续保持此策略运行15个周期以上，总氮去除率一直维持在80%以上，标志着全程自养脱氮恢复成功。

与传统方法相比，本发明的优势在于：

1）提出了一种简单易行的恢复策略，有更广泛的工程意义。

2）恢复快速，可操作性强，基本不改变污泥性状。

附图说明：

图1是本发明恢复前全程自养脱氮污泥运行效果图。

图2是本发明恢复阶段全程自养脱氮污泥运行效果图。

图3是本发明恢复后全程自养脱氮污泥运行效果图。

具体实施方式

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。

具体实施例一：

试验以城市生活污水化粪池出水为基础用水，具体水质如下：

恢复前后阶段进水水质：NH₄ ⁺-N=65±5mg·L^-1，pH=7.2～7.8，温度为25±1℃。

反应器为内径13cm，高40cm的有机玻璃圆柱体反应器，有效容积5L。

恢复前全程自养脱氮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0.3-0.4mg·L^-1，将氨氮氧化为初始氨氮浓度的95%以上。经过150个周期的稳定运行，系统的硝酸盐氮生成量开始增多，总氮去除率开始逐渐下降，经过30个周期，总氮去除率从83%下降到60%，总氮去除效果明显下降。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，总氮去除率会持续下降最终导致全程自养脱氮系统崩溃。

恢复过程中全程自养脱氮污泥的运行效果参见图2

出现破坏后的第30个周期，开始全程自养脱氮的恢复。向反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积的0.6%的氨氮去除完毕时总氮去除率为86%的全程自养脱氮污泥。控制曝气使溶解氧维持0.35±0.2mg·L^-1，控制曝气时间将氨氮氧化为初始氨氮浓度的95%-100%。利用高效的全程自养脱氮污泥来强化诱导系统中的自养脱氮性能，并通过0.35±0.2mg·L^-1这个溶解氧范围以及95%-100%氨氧化率来加快AOB和Anammox菌的增值速度并加强对NOB的抑制作用。运行了4个周期总氮去除率就开始回升到达70%，经过7天15个周期的运行，总氮去除率重新恢复到80%以上，实现了全程自养脱氮污泥破坏后的恢复。

恢复后全程自养脱氮污泥的运行效果见图3

全程自养脱氮恢复后，进行连续曝气，溶解氧控制在0.35±0.2mg·L^-1，控制曝气时间，将氨氮氧化为初始氨氮浓度的95%-100%。经过了30个周期总氮去除率一直维持在80%以上，说明恢复后全程自养脱氮污泥有很好的稳定性。

Claims

1.一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法，其特征在于：

将长期稳定运行遭到破坏的全程自养脱氮污泥置于SBR反应器中；恢复阶段每个周期向SBR反应器中投加与SBR反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥，控制曝气使溶解氧维持在0.2-0.5mg·L^-1，控制曝气时间使氨氧化率维持在95%以上；维持此条件运行，计算出水总氮去除率即进出水总氮质量差值与进水总氮质量的比值；待总氮去除率达到80%以上，一直运行15个周期以上，即成功实现全程自养脱氮的恢复。