CN107265626A - 一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法,属于废水生物脱氮处理技术领域。本发明包括如下步骤：接种普通絮状污泥到序批式反应器中，室温下通过调控进水氨氮负荷、pH值、溶解氧等参数，实现反应系统在高游离氨和低溶解氧状态下运行，相比于只通过控制溶解氧、温度和污泥龄的常规调控方式，本发明可使驯化短程硝化污泥的时间从60～120d缩短为10～15d，且操作简单，运行效果稳定。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法。
背景技术
氨氮超标所致的水体富营养化现象在我国十分严重。在“十二五”期间，我国已将氨氮纳入污染物总量控制体系，随着排放标准日趋严格，水体中氮素的脱除越来越受到人们的重视。
当前污水中氮的去除主要以生物脱氮为主。针对传统生物脱氮工艺效率低、能耗高、剩余污泥量大等缺点，近年来发展了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等一些列新型脱氮工艺。
相比于全程硝化反硝化工艺，短程硝化反硝化工艺通过淘汰NOB和富集AOB，实现废水中的氨氮现氧化为NO2 -后直接被还原为N2，具有节约25％的供氧量、节约40％的反硝化碳源和污泥产量低等优点。
使污泥中NOB淘汰和AOB得到富集是实现短程硝化反硝化的关键。AOB 和NOB的氧半饱和常数分别为0.2～0.4mg/L和1.2～1.5mg/L，在30℃以上时AOB 的生长速率大于NOB。因此，传统短程硝化污泥的驯化主要通过低溶解氧或高温(30℃～35℃)的条件来淘汰NOB。但存在以下问题：一方面高温增加了能耗；另一方面通过单一因素(低溶解氧或高温)来驯化短程硝化污泥需要很长的时间，生物量也较低。
游离氨(FA)的浓度与水体中氨氮浓度、pH和温度有直接关系。FA对 NOB的抑制浓度为0.1～1mg/L，对AOB的抑制浓度为10～150mg/L。Fernandez B研究表明，在高溶解氧条件下NOB表现出对FA抑制更强的耐受能力。因此，通过低溶解氧联合高FA驯化短程硝化污泥具有较强的稳定性且易于操作，不需要加热，降低了能耗。
专利CN103787511A通过缩短污泥沉降时间实现短程硝化，该方法富集 AOB所需周期较长(60～120d)，亚硝氮积累率较低。
专利CN104961233A利用溶解氧调节耦合间歇曝气实现城市污水短程硝化，该方法仅靠溶解氧单一因素来驯化短程硝化污泥，启动周期较长(60～90d)。
专利CN103708609A通过高FA和高DO的条件淘洗出絮状硝化污泥来培养亚硝化颗粒污泥，该方法所用亚硝化污泥需接种；且高DO下抑制硝化反应所需的FA更高，不利于处理低氨氮生活污水。
专利CN104163490A通过好氧饥饿的方法实现城市污水短程硝化，该方法不能全程维持较高生物量的短程硝化污泥，且“饥饿”条件可能引发丝状菌膨胀。
专利CN105481087A短程硝化系统的快速启动方法中系统温度需维持在 30～35℃，增加了能耗。
专利CN103382053A通过污泥衰减实现了生活污水短程硝化启动，该方法难以高效富集出AOB，且需加设污泥厌氧衰减池，增加了运营成本。
专利CN102173504A通过联合FA和FNA双重抑制培养短程硝化污泥，该方法需要高浓度NO2 -和较低pH来实现FNA的抑制，不适宜于低氨氮和高碱度的废水处理。
专利CN105692874A通过将一种抗生素(罗红素)投加至反应器中启动半短程硝化工艺，该方法会造成环境中抗生素污染。
专利CN102417238A通过定期投加羟胺(抑制剂)培养短程硝化反硝化颗粒污泥，该方法中羟胺浓度过高会对AOB造成影响从而不利于富集，且增加了工艺成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法。
首先通过强曝气对AOB和NOB进行快速富集，提升氨转化速率；再降低曝气在低溶解氧的条件下通过投加碱度维持游离氨在一定水平来快速抑制与淘汰NOB，实现短程硝化污泥的驯化。包括以下步骤：
(1)将普通絮状污泥接种于SBR中，接种体积为反应器40～50％，接种后污泥浓度为3000～5000mg/L.
(2)控制SBR进水COD和NH4 +-N浓度分别为400～600mg/L和50～150 mg/L，调整pH维持在7.0～7.5。
(3)控制SBR溶解氧为3～5mg/L，每天运行2个周期，每个周期10～12 h，每个周期进水时间10min，曝气时间9.5～11.5h，沉降时间10～20min。可在3～5d内实现氨氮快速转化，得到富集AOB和NOB的全程硝化污泥。
(4)控制SBR进水COD和NH4 +-N浓度分别为400～600mg/L和150～250 mg/L，调整pH维持在8.0～8.5，实现反应器中游离氨浓度在一个相对较高的水平，同时维持溶解氧在较低的浓度范围。每天运行1个周期，每个周期20～24h，每个周期进水时间10min，曝气时间18～22h，沉降时间10～20min。运行4～6d 后可缩短曝气时间为12～14h，可在2～4d内实现亚硝酸盐积累，得到富集AOB 的短程硝化污泥。
所述的SBR高径比为2～4，采用上部进水和底部曝气盘曝气，配有机械搅拌器实现泥水混合均匀，反应器排水比为75％。
所述的氨氮快速转化是指氨氮转化速率在8～10mg N/(L.h)之上。
所述的高游离氨浓度水平约为5～25mg/L；低溶解氧浓度约为0.5～1.0
mg/L。
所述的亚硝氮积累是指SBR出水中亚硝酸盐浓度占亚硝酸盐和硝酸盐浓度总和的90～95％。
本发明所具有的优点：
在低溶解氧条件下联合高游离氨可以快速对NOB进行淘汰，具有更强的稳定性，操作简便，获得的生物量更高；无需加热，降低了能耗。
主要通过投加碱度调控pH而非氨氮负荷来维持一定FA水平，同时适用于低浓度和高浓度氨氮水质的短程硝化污泥驯化。
附图说明
图1是驯化短程硝化污泥所用SBR反应器的示意图：配水箱(1)；进水泵(2)；机械搅拌器(3)；曝气盘(4)；反应器主体(5)；出水泵(6)；时间控制程序(7)；曝气泵(8)；
具体实施方式
SBR内径150mm、高320mm，有效体积5L，反应器排水比为75％。接种4.5L处理城市生活污水的好氧活性污泥到反应器中，污泥浓度4500mg/L。控制反应器进水水质为：垃圾焚烧渗沥液原液(COD 40000～50000mg/L)稀释 100倍后COD浓度400～500mg/L，总磷3～5mg/L，并含所需的微量元素。外加氯化铵控制氨氮浓度为100mg/L，外加碳酸钠2.5～5.5g，控制pH为7.0～7.5。控制曝气量为36L/h，测得反应器内平均溶解氧浓度为3.0mg/L。每个周期10h，包含进水时间10min，曝气时间10.5h，沉降时间20min，每天运行2个周期，保持4d，氨氮去除率接近100％，亚硝氮积累率为0。随后控制进水氨氮为250 mg/L，外加碳酸钠8～12g，控制pH为8～8.5,控制曝气量为9L/h，测得反应器溶解氧浓度为0.5～0.8mg/L，每个周期22h，包含进水时间10min，曝气时间21.5 h，沉降时间20min，每天运行1个周期，保持4d，氨氮去除率从刚开始的50％到后来接近90％，缩短曝气时间至14h，保持3d，亚硝氮积累率最终能达到95％。后续运行结果表明，驯化出的短程硝化污泥可处理氨氮浓度在50～800mg/L的废水，经过150d的运行，短程硝化性能始终稳定。
Claims (5)
1.一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将普通絮状污泥接种于序批式反应器(SBR)中，接种体积为反应器40～50％，接种后污泥浓度为3000～5000mg/L.
(2)控制SBR进水COD和NH4 +-N浓度分别为400～600mg/L和50～150mg/L，调整pH维持在7.0～7.5。
(3)控制SBR溶解氧为3～5mg/L，每天运行2个周期，每个周期10～12h，每个周期进水时间10min，曝气时间9.5～11.5h，沉降时间10～20min。可在3～5d内实现氨氮快速转化，得到富集氨氧化菌(AOB)和硝化菌(NOB)的全程硝化污泥。
(4)控制SBR进水COD和NH4 +-N浓度分别为400～600mg/L和150～250mg/L，调整pH维持在8.0～8.5，实现SBR中游离氨在一个相对较高的浓度水平，同时维持溶解氧在较低的浓度范围。每天运行1个周期，每个周期20～24h，每个周期进水时间10min，曝气时间18～22h，沉降时间10～20min。运行4～6d后可缩短曝气时间为12～14h，可在2～4d内实现亚硝酸盐积累，得到富集AOB的短程硝化污泥。
2.根据权利要求1所述的一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法，其特征是：所述的步骤(1)中的SBR高径比为2～4，采用上部进水和底部曝气盘曝气，配有机械搅拌器实现泥水混合均匀，反应器排水比为75％。
3.根据权利要求1所述的一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法，其特征是：所述的步骤(3)中氨氮快速转化是指氨氮转化速率在8～10mg N/(L.h)之上。
4.根据权利要求1所述的一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法，其特征是：所述的步骤(4)中的高游离氨浓度水平约为5～25mg/L；低溶解氧浓度约为0.5～1.0mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种快速高效驯化短程硝化污泥的方法，其特征是：所述的步骤(4)亚硝氮积累是指SBR出水中亚硝酸盐浓度占亚硝酸盐和硝酸盐浓度总和的90％～95％。
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