CN104528938B - 一种无纺布环形填料启动snad工艺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无纺布环形填料启动SNAD工艺的方法，属于水处理技术领域。采用一种填料在同一个反应器中同时进行亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化反应，内层无纺布与外层骨架组成的无纺布环形填料，经过驯化培养使填料表面挂上厌氧氨氧化菌，通过投加有机碳源以及驯化好的异养型反硝化菌，将一部分的硝酸盐转化为氮气，最后投加亚硝化菌使外层亚硝化菌消耗大部分溶解氧并将部分氨氮转化为亚硝酸盐，为ANAMMOX菌的生长代谢提供合适比例的降解底物，同时也为反硝化菌提供有利的厌氧环境，本发明挂膜效果更佳，并且驯化周期更短，是一种可持续污水处理技术，具有广阔应用前景。

Description

一种无纺布环形填料启动SNAD工艺的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，涉及一种无纺布环形填料在生物滤池反应器中同时发生亚硝化、反硝化和厌氧氨氧化反应，针对低碳氮比污水进行除碳脱氮，具体涉及一种无纺布环形填料启动SNAD工艺的方法。
背景技术
目前我国经过“九五”、“十五”、“十一五”的水污染治理已经取得了显著进展，水污染恶化趋势得到遏制，但水污染状况仍未得到根本改善，其中重要的原因是生活污水水质的特点是：排放点分散、水量小、C/N低(BOD5/N≤3.0或COD/N≤6.0)。采用传统的工艺脱氮，存在有机碳源不足的缺点(一般认为COD/N≥8.0为反硝化碳源充足)，照搬传统的生物处理工艺往往需要外加有机碳源，存在投资大、能耗高、成本高的缺陷。
随着生物脱氮在理论和技术上的不断发展与突破，脱氮工艺如：SHARON-ANAMMOX、CANON、OLAND、DEAMOX等以“短程硝化”和“厌氧氨氧化”为主，具有占地小、能耗低、产泥量少等优势，可极大提高废水脱氮负荷与效率，降低废水处理成本，满足目前低C/N废水的处理技术需求。在这些工艺中，主要菌种包括：①好氧氨氧化菌(AOB)：在传统脱氮过程中，NH4 +-N首先被AOB菌氧化为亚硝氮(NO2 --N)，然后进一步被亚硝酸盐氧化菌(NOB)氧化为硝氮(NO3 --N)，最后被反硝化细菌(DEN)逐步还原为氮气。如果将NOB菌群的作用抑制，即可实现短程硝化-反硝化，此过程可以减少25％的需氧量和40％的有机碳源，相应的反应器容积减小、反硝化速率提高；②厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)：厌氧氨氧化过程是以NH4 +-N为电子供体，NO2 --N为电子受体，在厌氧环境中利用ANAMMOX同时去除以上两种氮污染物，全程自养脱氮、产泥量少。
AOB菌与ANAMMOX菌的耦合技术为CANON工艺，即在同一个反应器中，通过低溶氧、中温、合适pH值与短污泥停留时间等工艺条件控制，AOB菌氧化NH4 +-N为NO2 --N，为ANAMMOX菌创造厌氧环境的同时提供其所需反应基质(即比例为1.32:1的NO2 --N和NH4 +-N)。然而，污水中的有机碳会严重影响ANAMMOX菌活性，并且ANAMMOX反应有少量的副产物硝态氮产生，因此，如何有效地进一步去除污水中有机碳与硝酸盐，成为此脱氮工艺的技术瓶颈。
为此，本课题将研究同一个反应器中，在低溶氧且有机物(COD)存在的条件下，以一种无纺布环形填料实现同时好氧氨氧化、厌氧氨氧化和反硝化过程，将此过程命名为SNAD(SimultaneouslyNitritationAnammoxandDenitrification)工艺。该过程中通过AOB菌消耗溶氧不仅有利于ANAMMOX菌的生长代谢，也可为反硝化菌提供有利的厌氧环境，而异养型反硝化菌的存在既可以防止过量亚硝酸盐的累积对ANAMMOX菌的活性抑制，又可以消耗有机物解除其对自养菌的抑制作用，同时还可以还原ANAMMOX过程产生的少量硝酸盐，实现了高效的同时脱氮除碳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是确定适合SNAD工艺过程填料的主要参数，建立一种适合自养亚硝化、异养反硝化与自养ANAMMOX耦合脱氮工艺的填料。
一种无纺布环形填料启动SNAD工艺的方法，技术方案如下：
1、SNAD工艺填料的选择
将无纺布固定在有机塑料上作为生物滤池的填料。由内层无纺布与外层骨架组成的无纺布环形填料，外层骨架由环形镂空的有机塑料制成如聚乙烯、聚丙烯等，内层无纺布的材质为聚酯、聚丙烯，填料直径0.6-2cm，无纺布的厚度5-10mm，无纺布的孔隙度10-30um。
生物滤池中填料表面的生物膜由内向外依次为ANAMMOX菌、反硝化菌和亚硝化菌(投加菌的顺序为：厌氧氨氧化菌、反硝化菌和亚硝化菌)。生物滤池内的三相接触，溶解氧的控制简便，无纺布有较大的孔隙度，表面粗糙，有利于微生物的附着、生长与繁殖，特别适合于生长缓慢的微生物的培养及其工艺的运行。
2、无纺布环形填料运行SNAD工艺
人工合成污水从反应器上部的进水口滴滤，与反应器内的空气流逆流接触。将厌氧氨氧化菌投入反应器中进行挂膜，控制反应器中温度为34-36℃，pH为7.5-8.5，挂膜完成后将反硝化菌投入反应器中，并投加浓度为40-60mg/L的乙酸丙酸作为有机碳源和浓度为80-100mg/L的硝酸钾作为氮源，控制反应器中温度为30-35℃，pH为7-8，溶解氧不大于0.1mg/L。再将亚硝化菌投入反应器中，控制反应器中温度为32-35℃，pH为7-8，溶解氧0.4-0.6mg/L。通过定期投加氯化铵和淀粉并监测反应器进出水中COD和NH4 +-N浓度，水力停留时间控制在不大于36h，逐步降低进水COD使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
人工合成污水：加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为45-55mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为18-22mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L。
本发明的效果和益处是：
以SNAD脱氮理论为基础，通过反硝化反应与短程硝化-厌氧氨氧化反应的耦合协同作用，实现SNAD工艺同时亚硝化、反硝化和厌氧氨氧化的功能，达到同时去除氨氮、硝氮、亚硝氮、总氮和COD的目的。除此之外，与以往的SNAD技术相比，在挂膜方式上不同于以往的先挂厌氧氨氧化膜后加入亚硝化菌，最后加入COD自行培养反硝化菌，本技术是挂完厌氧氨氧化膜后直接投入反硝化菌，该技术相比传统活性污泥法，可以节省40％-50％驯化时间，无温室气体N2O排放，是一种可持续污水处理技术，具有潜在的应用前景。
附图说明
图1是无纺布环形填料结构俯视图。
图2是无纺布环形填料结构侧视图。
图中：1无纺布；2骨架。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例
利用一种无纺布环形填料启动SNAD工艺脱氮除碳。
填料的尺寸为Ф40x20mm，采用的反应器如图1所示，为生物滤池反应器。一个周期运行时间为60天，反应器启动时，进水COD浓度设定值在30-140mg/L；加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为40-60mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为18-22mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L，通过定期监测进出水中COD、NH4 +-N浓度，控制C/N以调控反硝化速率，实现短程硝化、ANAMMOX与反硝化的耦合。
生物滤池反应器由有机玻璃制成圆柱形，直径20cm、高度65cm、有效容积6L，桶壁设置取样孔，蠕动泵控制反应器内进水及排水过程。进水NH4 +-N浓度40-60mg/L，COD浓度40-160mg/L。滤池下部设置通风口，污水从上部分水盘滴下，与空气流逆流接触，在填料上同时发生亚硝化、反硝化和ANAMMOX反应，同时除碳脱氮。
开始阶段，反应器出水NH4 +-N浓度由31.1mg/L降低到22.5mg/L，30天时COD的去除率达到47.1％，31天后，通过加热手段将反应器内温度控制在34±1℃左右，同时调节通风孔流速，提高反应器内部溶解氧，滤池出水回流至进水端，提高溅水溶氧的效果并强化反硝化反应。出水NH4 +-N、NO3 --N及COD浓度逐渐降低，NH4 +-N第60天时降低至1.7mg/L，NH4 +-N、COD与总氮去除率分别达到91.4％、75.8％与88.1％。
本发明可提高流域水污染防治资金的使用效率，其系列成果，与辽河流域水污染防治的重点方向一致，有利于引导治理和建设资金的合理使用。追求以较少的投入获得较大的环境和社会效益，是对政府决策的科学支持，将有助于提高相关投入，促进相关技术的研发，带动相关产业。

Claims (3)

1.一种无纺布环形填料启动SNAD工艺的方法，其特征在于，
（1）SNAD工艺填料的选择
无纺布环形填料由内层无纺布与外层骨架组成，将无纺布固定在外层骨架上作为生物滤池的填料，外层骨架为环形镂空的有机塑料制成，填料直径0.6-2cm，无纺布的厚度5-10mm，无纺布的孔隙度10-30μm；
生物滤池中填料表面的生物膜由内向外依次为ANAMMOX菌、反硝化菌和亚硝化菌；
（2）无纺布环形填料运行SNAD工艺
人工合成污水从反应器上部的进水口滴滤，与反应器内的空气流逆流接触；将厌氧氨氧化菌投入反应器中进行挂膜，控制反应器中温度为34-36℃，pH为7.5-8.5；挂膜完成后将反硝化菌投入反应器中，并投加浓度为40-60mg/L的乙酸丙酸作为有机碳源和浓度为80-100mg/L的硝酸钾作为氮源，控制反应器中温度为30-35℃，pH为7-8，溶解氧不大于0.1mg/L；再将亚硝化菌投入反应器中，控制反应器中温度为32-35℃，pH为7-8，溶解氧0.4-0.6mg/L；通过定期投加氯化铵和淀粉监测反应器进出水中COD和NH4 +-N浓度，水力停留时间控制不大于36h，逐步降低进水COD使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机塑料为聚乙烯或聚丙烯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的无纺布的材质为聚酯或聚丙烯。
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