CN106186323A - 一种启动一体化短程硝化‑厌氧氨氧化工艺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种启动一体化短程硝化‑厌氧氨氧化工艺的方法。在CANON反应器中按比例加入准备好的短程硝化活性污泥，对短程硝化活性污泥采用2.5 mg/L的NaCl进行24 h浸泡处理，再加入厌氧氨氧化颗粒污泥。CANON反应器采用间歇方式运行，一个运行周期包括进水、反应、沉淀及排水四个阶段，在反应阶段进行机械搅拌和曝气，通过DO在线控制反应进程，当CANON反应器中DO浓度持续高于1.2 mg/L时立即停止曝气，运行51 d后完成整个过程。本发明提供了一种快速高效启动一体化短程硝化‑厌氧氨氧化工艺的方法，解决了现有一体化自养脱氮工艺启动时间慢、运行条件苛刻，总氮去除效果不稳定的问题。

Description

一种启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法。
背景技术
随着环境质量标准和水污染物排放标准的日趋严格，氮素特别是总氮污染问题日益引起人们关注。但是传统生物处理工艺对于总氮去除率较低，且能耗较高，因此高效废水生物脱氮技术的研发势在必行。
一体化短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺（CANON工艺），集成短程硝化与厌氧氨氧化两种最新的生物脱氮机理于一体，通过短程硝化作用将氨氮氧化为亚硝态氮，在厌氧氨氧化阶段以一小部分亚硝态氮作为电子供体合成无机碳源，大部分亚硝态氮作为电子受体，氨氮为电子供体，生成氮气，从而实现高效脱氮。该技术无需外加碳源，全程自养脱氮，不需外加碱度即可实现脱氮，工艺简捷，基建及运行成本低，总氮去除率高。
但是，该工艺短程硝化菌和厌氧氨氧化菌均为自养菌，CO2是其生长的唯一碳源，生长缓慢，并且将两种自养菌集成于一个反应器内，难度较大，所以启动驯化过程较为缓慢，严重制约了工艺的进一步推广应用。本发明提出一种快速高效启动CANON工艺的方法，为该工艺的工程化推广应用提供了有力的技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，解决了现有一体化自养脱氮工艺启动时间慢、运行条件苛刻，总氮去除效果不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，按照以下步骤进行：
步骤1：准备CANON反应器、短程硝化活性污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥；
步骤2：在CANON反应器中加入准备好的短程硝化活性污泥，预先对短程硝化活性污泥采用NaCl溶液进行24 h浸泡处理；
步骤3：CANON反应器中加入厌氧氨氧化颗粒污泥，控制短程硝化活性污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的质量比为4:5；
步骤4：CANON反应器采用间歇方式运行，一个运行周期包括进水、反应、沉淀及排水四个阶段，运行51天后实现CANON反应器的启动；在进水阶段，进水为含氮有机废水，COD浓度为50 mg/L，氨氮进水初始浓度为50 mg/L，逐步提高进水浓度直至400 mg/L，进水添加微量元素；所述进水pH在7.5~8.0之间，充水比为1:2，DO控制在0.5 mg/L以下；在反应阶段，进行机械搅拌和曝气，通过DO在线控制反应进程，当CANON反应器中DO浓度持续高于1.2 mg/L时立即停止曝气，进入沉淀阶段。
所述CANON反应器的有效容积为10L，MLSS控制在5500 mg/L。
所述短程硝化活性污泥为经过初步驯化的短程硝化活性污泥；所述厌氧氨氧化颗粒污泥为已初具厌氧氨氧化活性的颗粒污泥。
步骤2中所述的NaCl溶液的浓度为2.5mg/L。
所述CANON反应器的温度控制在30±1℃。
在培养期间，可对进出水的COD、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、pH进行测定，以掌握CANON反应器启动的进程。
本发明预先对短程硝化活性污泥采用2.5mg/L NaCl溶液进行浸泡处理，利用一定浓度的NaCl刺激短程硝化菌活性的提高，且适当浓度的NaCl有助于抑制传统全程硝化的活性，从而促进短程硝化的启动，有助于提高加速CANON反应启动进程。
本发明在反应阶段，通过机械搅拌与曝气相结合的方式，加强反应器内菌群与基质的混合，同时强化菌群之间的相互接触，促进短程硝化与厌氧氨氧化菌胶团间的聚集。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过对运行条件进行实时控制并通过添加NaCl，利用微生物种群结构的自我调整，实现了短程硝化和厌氧氨氧化菌群之间的自我分配，在CANON反应器内形成了短程硝化与厌氧氨氧化菌的耦合作用，加速了CANON反应器的启动进程，增强了高效脱氮效果与稳定性，因此反应器的启动时间大大地缩短，仅需51天即可实现启动；
（2）本发明在反应阶段，通过机械搅拌与曝气相结合的方式，加强反应器内菌群与基质的混合，同时强化菌群之间的相互接触，促进短程硝化与厌氧氨氧化菌胶团间的聚集；
（3）本发明通过DO在线控制反应器反应过程，可有效避免过度曝气造成的短程硝化转化为全程硝化，极大避免了全程硝化的产生，提高了CANON反应器反应效率，加速了启动时间。
附图说明
图1是本发明CANON工艺启动过程脱氮性能示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例1
预先将本实验室培养的短程硝化活性污泥浸入2.5 mg/L的NaCl溶液中浸泡24 h，再将浸泡过的短程硝化活性污泥和已初步具有厌氧氨氧化活性的颗粒污泥（污泥颜色呈红色，总氮容积去除负荷为0.50 kgN/(m3·d)），按质量比4:5的比例进行接种，MLSS控制在5500mg/L。CANON反应器由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部呈圆锥体，高400 mm，直径200 mm，有效容积为10 L。将CANON反应器外部包裹铝箔胶带起到避光和保温作用，通过水浴加热控制CANON反应器内温度30℃。曝气量由转子流量计控制，DO控制在低于0.5 mg/L。一个运行周期包括进水、反应、沉淀及排水四个阶段。在反应阶段进行机械搅拌和曝气，通过DO在线控制反应进程，当CANON反应器中DO浓度持续高于1.2 mg/L时立即停止曝气，进入沉淀阶段。所述进水pH在7.5~8.0之间，进水COD浓度为50 mg/L，氨氮进水浓度为50-400 mg/L，添加微量元素。稳定运行51 d以后，出水中的氨氮几乎已被完全转化和降解，亚硝酸盐氮浓度基本维持在15 mg/L以下，出水总氮约为33~45 mg/L，系统总氮去除率达90%。
本发明所述的反应器为CANON反应器，但同样适合于其他类型的高效生物脱氮反应器。本发明在CANON反应器中接种短程硝化活性污泥和已初具厌氧氨氧化活性的颗粒污泥，经过51 d的启动运行，成功启动CANON反应器，有效缩短CANON反应器的启动时间，且具有高效脱氮性能（见图1）。本方法通过合理的参数控制，同时添加NaCl，可以加快CANON反应器内功能菌群的富集，使反应器快速启动成功，且能稳定的达到较高运行负荷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
步骤1：准备CANON反应器、短程硝化活性污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥；
步骤2：在CANON反应器中加入准备好的短程硝化活性污泥，预先对短程硝化活性污泥采用NaCl溶液进行24 h浸泡处理；
步骤3：CANON反应器中加入厌氧氨氧化颗粒污泥，控制短程硝化活性污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的质量比为4:5；
步骤4：CANON反应器采用间歇方式运行，一个运行周期包括进水、反应、沉淀及排水四个阶段，运行51天后实现CANON反应器的启动。
2. 根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：所述CANON反应器的有效容积为10L，MLSS控制在5500 mg/L。
3.根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：所述短程硝化活性污泥为经过初步驯化的短程硝化活性污泥；所述厌氧氨氧化颗粒污泥为已初具厌氧氨氧化活性的颗粒污泥。
4.根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：步骤2中所述的NaCl溶液的浓度为2.5mg/L。
5.根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：所述CANON反应器的温度控制在30±1℃。
6. 根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：步骤4中所述的进水阶段，进水为含氮有机废水，COD浓度为50 mg/L，氨氮进水初始浓度为50 mg/L，逐步提高进水浓度直至400 mg/L，进水添加微量元素；所述进水pH在7.5~8.0之间，充水比为1:2，DO控制在0.5 mg/L以下。
7. 根据权利要求1所述的启动一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺的方法，其特征在于：步骤4中所述的反应阶段，进行机械搅拌和曝气，通过DO在线控制反应进程，当CANON反应器中DO浓度持续高于1.2 mg/L时立即停止曝气，进入沉淀阶段。
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