CN105417700B - 一种常温低氨氮推流式半亚硝化工艺的启动方法 - Google Patents
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Abstract
一种常温低氨氮推流式半亚硝化工艺的启动方法属于城市污水深度处理领域。亚硝化一般是在高温高氨氮SBR内启动成功的，不能普遍的应用于工程实际，同时较低的溶解氧浓度会延长系统的启动时间。因此，开发一种在连续流低氨氮条件下快速启动亚硝化的方法尤为重要。本发明采用两个阶段的运行方式：即一阶段全程好氧限氧运行成功实现了AOB大量富集，NOB尽可能少量的增长，二阶段利用厌氧好氧缺氧运行，通过调控好氧池内的DO同时利用前置厌氧池和后续缺氧池的联合作用实现了低氨氮连续流半亚硝化的快速启动。
Description
技术领域
本发明属于城市污水深度处理研究，具体涉及利用厌氧/好氧/缺氧连续流实现常温低氨氮半亚硝化的快速启动的方法。
背景技术
我国的水资源十分贫乏且水资源污染十分严重，日趋严重的水污染问题已经影响到了人类的生活，其中氮素污染也逐渐成为人们关注的焦点。
ANAMMOX技术是目前已知最经济的污水脱氮途径，它是微生物在厌氧或者是缺氧的条件下以氨氮为电子供体，亚酸盐氮为电子受体，将其转化为氮气的过程。与传统硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化具有耗氧量低、运行费用低、无需外加碳源、容积负荷高等优点，无论在经济运行还是脱氮效果上，厌氧氨氧化都有较高的应用价值和开发潜力。
然而，作为厌氧氨氧化工艺的前体工艺亚硝化在常温低氨氮条件下的启动和稳定运行问题一直是厌氧氨氧化工艺的难点，同时更是厌氧氨氧化工艺的关键。因为在开发体系中，氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)普遍共存，因为二者的生理特性比较接近，因此很难将二者分离开来。研究者多采用高温、高氨氮、低溶解氧在SBR中实现二者的分离，这样很难工程应用，同时高氨氮驯化下的NOB容易形成对高游离氨的抗性，这样系统向低氨氮过渡时期容易引起反应器的崩溃。
本研究提供了一种在低氨氮条件下利用厌氧/好氧/缺氧连续流启动半亚硝化的方法。
发明内容
一种常温低氨氮推流式半亚硝化工艺的启动方法。
以下内容中为λ为氨氧化率，为亚硝化率，
式中：NH4 +-Ninf表示进水氨氮，NO2 --Ninf表示进水亚氮，NO3 --Ninf表示进水硝氮，NH4 +-Neff表示出水氨氮，NO2 --Neff表示出水亚氮，NO3 --Neff表示出水硝氮；单位为mg/L；
本发明特征在于，包括以下两个阶段：
系统由三部分即进水水箱、推流式反应器和竖流式二沉池组成，其中推流式反应器分为三个等分隔室，根据隔室中的溶解氧(DO)情况确定其为好氧或缺氧或厌氧状态。进水从水箱进入推流式反应器经过三个隔室最终溢流出水进入二沉池，在二沉池完成泥水分离后从溢流堰出水，其底部污泥经过回流泵回流到第一隔室。
阶段I为全程好氧运行阶段即三个隔室搅拌并曝气控制溶解氧为1.1±0.1mg/l：在进水NH4 +-N浓度为50±5mg/L的条件下，向推流式反应器内接种硝化液回流污泥，使污泥浓度为5.75-6.25g/L，控制水力停留时间HRT为3-5h，回流比为75％-100％，当反应器内氨氧化率λ>90％连续保持5天以上时，认为硝化细菌已经适应了反应器的水力条件。
阶段II为厌氧/好氧/缺氧运行阶段即第一、三隔室只搅拌不曝气，第二隔室搅拌并曝气控制溶解氧为1.1±0.1mg/l：在NH4 +-N浓度为50±5mg/L，HRT为3-5h的条件下运行，根据监测的数据计算用于判定反应器运行状况的参数，根据下列三种情况进行调节：
1.若λ>60％保持5天以上，则执行以下步骤(1)：
(1)将第二个隔室(好氧池)溶解氧每次降低0.2mg/l直到50％≤λ≤60％保持5天以上，继续步骤(2)；
(2)如果保持5天以上，则将第二个隔室(好氧池)溶解氧每次降低0.1mg/l直到保持5天以上说明半亚硝化启动成功。
2.若50％≤λ≤60％保持5天以上，则执行步骤(2)；
3.若λ<50％保持5天以上，则每次将水力停留时间HRT增加0.2h，直到50％≤λ≤60％保持5天以上，执行步骤(2)。
本发明提供了一种实现常温低氨氮半亚硝化工艺稳定运行的调控方法，其之所以能够调控半亚硝化工艺稳定运行的原理在于：(1)本发明分两个阶段完成，在阶段I全程好氧运行最大程度使得AOB富集，使得NOB尽可能少的增长为阶段II准备了条件；(2)AOB和NOB对于“饥饿效应”的反应是不同的即AOB和NOB在厌氧或者缺氧的条件下都会受到一定的抑制，但是，进入到好氧条件后AOB能够很快的恢复活性而NOB不能，本发明很好利用了这一点，利用前置厌氧和后续缺氧有效的抑制了NOB，这是本发明能够成功的关键所在；
与传统方法相比本发明的优势在于：
第一，利用前置厌氧段和后续的缺氧段的协同作用，实现了在低氨氮连续流状态下亚硝化的启动。
第二，由于前置厌氧段和后续缺氧段的作用能够适当的提高好氧段的溶解氧，同时试运行调节的方法找到了能够抑制NOB的最大的溶解氧浓度，这样有利于AOB快速富集。
第三，与传统的高氨氮启动转为低氨氮运行相比，AOB更能适应低氨氮启动并运行的条件,有利于亚硝化的长期稳定运行。
附图说明：
图1是本发明中具体连续流半亚硝化启动装置示意图，其中1为进水池，2连续流反应器，3为竖流式二沉池，2.1为搅拌器，2.2为导流孔，2.3位曝气盘，2.4为气体流量计，2.5为气泵，2.6为气阀，2.7为出水管，2.8二沉池中心管，2.9为污泥回流泵，2.10为二沉池出水管，2.11为进水泵，2.12为阀门。
图2为具体实例中的进出水三氮变化图
图3为具体实例中氨氧化率变化、亚硝化率变化和亚氮与氨氮比值图
具体实施方式：
以下结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，但是本发明的应用不止局限于此。
本发明采用的连续流反应器总容积120L，竖流式二沉池容积为60L，在反应器底部安装曝气装置，在反应器上部安装搅拌设备，污泥经二沉池泥水分离回流至反应器第一隔室，出水从二沉池上部溢流堰出水。试验用水为人工模拟废水，以(NH4)2SO4为基质，浓度50±5mg/L，pH通过NaHCO3调节在7.5-8.2之间，同时利用NaHCO3提供无机碳源，在进水中加入适量Ca2+、Mg2+以及微生物生长所需的微量元素。接种污泥来自污水处理厂曝气池，接种到反应器内MLSS为5.75g/L左右。本反应器不对温度进行控制，温度为室温；溶解氧通过转子流量计和溶解氧测定仪联合控制。
阶段I：1-15天为全程好氧运行阶段，在进水NH4 +-N浓度为50±5mg/L的条件下，向推流式反应器内接种硝化液回流污泥，使反应器内的污泥浓度为5.75g/L，控制水力停留时间HRT为4h左右，回流比为75％左右，控制推流式反应器内全过程的溶解氧为1.0±0.1mg/L，当反应器内氨氧化率λ>90％连续保持5天以上时，认为硝化细菌已经适应了反应器的水力条件。
阶段II：16-47天为厌氧/好氧/缺氧运行阶段：在NH4 +-N浓度为50±5mg/L的条件下，好氧池曝气并搅拌控制溶解氧为1.0±0.1mg/L，厌氧池、缺氧池只搅拌不曝气，根据监测的数据计算用于判定反应器运行状况的参数：
该工艺的进出水三氮变化如图2所示，在阶段Ⅰ结束即反应器启动第10-15天时氨氮氧化率λ一直在90％以上说明硝化细菌已经适应反应器的水力条件进入阶段Ⅱ，按照厌氧/好氧/缺氧运行，第16-25天，好氧池内的溶解氧为1.1±0.1mg/l，氨氮氧化率λ>60％，故从第26天降低好氧池内的溶解氧为0.9±0.1mg/l，运行10天，从第29-34天氨氮氧化率λ一直在50％≤λ≤60％，亚硝化率一直小于90％，因此将好氧池内的溶解氧降低0.1mg/l到第38天亚硝化率为92.19％，并且从39天到47天亚硝化率一直在90％以上，出水亚氮和氨氮的比值在1-1.32之间满足厌氧氨氧化进水要求，说明半亚硝化启动成功。
Claims (1)
1.一种常温低氨氮推流式半亚硝化工艺的启动方法，
以下内容中λ为氨氧化率，为亚硝化率，
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
式中：NH4 +-Ninf表示进水氨氮，NO2 --Ninf表示进水亚氮，NO3 --Ninf表示进水硝氮，NH4 +-Neff表示出水氨氮，NO2 --Neff表示出水亚氮，NO3 --Neff表示出水硝氮；单位为mg/L；
其特征在于，应用如下系统并包括以下两个阶段：
系统包括进水水箱、推流式反应器和竖流式二沉池，其中推流式反应器分为三个等分隔室，进水从水箱进入推流式反应器经过三个隔室最终溢流出水进入二沉池，在二沉池完成泥水分离后从溢流堰出水，其底部污泥经过回流泵回流到推流式反应器第一隔室；
阶段I为全程好氧运行阶段即三个隔室搅拌并曝气控制溶解氧为1.1±0.1mg/l：在进水NH4 +-N浓度为50±5mg/L的条件下，向推流式反应器内接种硝化液回流污泥，使污泥浓度为5.75-6.25g/L，控制水力停留时间HRT为3-5h，回流比为75％-100％，当反应器内氨氧化率λ>90％连续保持5天以上时，认为硝化细菌已经适应了反应器的水力条件。
阶段II为厌氧/好氧/缺氧运行阶段即第一、三隔室只搅拌不曝气，第二隔室搅拌并曝气控制溶解氧为1.1±0.1mg/l：在NH4 +-N浓度为50±5mg/L，HRT为3-5h的条件下运行，根据监测的数据计算用于判定反应器运行状况的参数，根据下列三种情况进行调节：
1)若λ>60％保持5天以上，则执行以下步骤：
(1)将第二个隔室溶解氧每次降低0.2mg/l直到50％≤λ≤60％保持5天以上，继续步骤(2)；
(2)如果保持5天以上，则将第二个隔室溶解氧每次降低0.1mg/l直到保持5天以上说明半亚硝化启动成功；
2)若50％≤λ≤60％保持5天以上，则执行步骤(2)；
3)若λ<50％保持5天以上，则每次将水力停留时间HRT增加0.2h，直到50％≤λ≤60％保持5天以上，执行步骤(2)。
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