CN107473371A - 一种利用吸附氨氮材料强化sbr实现稳定亚硝化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氨氮废水处理的技术领域，公开了一种利用吸附氨氮材料强化SBR实现稳定亚硝化的方法。所述方法为：(1)将硝化污泥接种到SBR反应器中，加入吸附氨氮的材料，进水，控制pH，曝气，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出部分水，完成一个反应周期；(2)向排出部分水的SBR反应器中补加进水，控制pH，曝气，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出部分水，完成另一个反应周期；如此循环，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；继续运行多个反应周期，实现稳定亚硝化。本发明的方法简单，亚硝化率高，稳定实现亚硝化。

Description

一种利用吸附氨氮材料强化SBR实现稳定亚硝化的方法
技术领域
本发明属于环境保护氨氮废水处理的技术领域，涉及一种氨氮废水稳定亚硝化的方法，特别涉及一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法。
背景技术
目前氨氮废水处理方法有氨吹脱法，氨吸附法，离子交换法，折点氯化法等物化方法和常规的硝化反硝化生物脱氮法。相比这些方法，新型生物脱氮法具有处理效果好，能耗低，节省碳源，且不会造成二次污染等有优点，是最经济的脱氮方法。以短程硝化-反硝化，厌氧氨氧化为标志的新型生物脱氮技术，弥补了传统硝化反硝化技术的缺陷，不仅可以提高氨氮的去除效率，还能从曝气能源的消耗及碳源的消耗上降低废水脱氮成本。
稳定的亚硝化工艺是实现短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、全程自养生物脱氮等新型生物脱氮工艺的基础和关键。为了实现亚硝化，人们一般通过控制高温和低溶解氧来抑制亚硝酸盐氧化菌进而实现亚硝化，但是该方法具有操作条件苛刻，能耗高，易降低亚硝化率而转化为完全硝化等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供的一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法。本发明通过投加对氨氮具有吸附作用的粉末来控制反应器中吸附剂表面游离氨浓度，达到选择性抑制亚硝酸盐氧化菌的目的，同时还可高效去除废水中的氨氮和保证高浓度亚硝氮的积累，实现氨氮废水的稳定亚硝化。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，包括以下步骤：
(1)将硝化污泥接种到SBR反应器中，再向SBR反应器中加入吸附氨氮的材料，进水氨氮浓度为200～1000mg/L，控制SBR反应器中溶液的pH为7.5～9，连续曝气进行生化反应，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出SBR反应器中的部分水，此时完成一个反应周期；
(2)向步骤(1)中排出部分水的SBR反应器中补加进水，进水的加入量与步骤(1)中排出的部分水的排出量相同，进水的氨氮浓度为200～1000mg/L，继续控制SBR反应器中溶液的pH为7.5～9，连续曝气进行生化反应，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出SBR反应器中的部分水，此时完成另一个反应周期；如此循环进行，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；亚硝化率为反应积累的亚硝酸盐与积累的硝酸盐和亚硝酸盐之和的比值；
(3)亚硝化驯化成功后，继续运行多个反应周期，从而实现稳定亚硝化。
步骤(1)中所述硝化污泥为驯化成熟的硝化污泥，即能够使得氨氮废水中氨氮的去除率达到90％以上；
所述吸附氨氮的材料的投加量为10g/L～100g/L，所述吸附氨氮的材料为吸附氨氮的无机材料，如：沸石，包括天然沸石和/或人工合成沸石；
步骤(1)中所述pH优选为7.5～9；SBR反应器中溶液的pH能够通过缓冲溶液进行调控；所述缓冲溶液为碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液，碳酸氢钠/碳酸钾缓冲溶液、碳酸钾/碳酸氢钾缓冲溶液或碳酸钾/碳酸氢钠缓冲溶液。
步骤(1)中所述静置沉淀的时间为0.5～2h。
步骤(1)中所述部分水为SBR反应器中废水体积的50～65％。
步骤(1)中所述生化反应的温度为15～35℃，优选为常温；步骤(1)中所述曝气需满足：溶解氧DO≥1mg/L。
步骤(2)中所述pH优选为7.5～9；SBR反应器中溶液的pH能够通过缓冲溶液进行调控；所述缓冲溶液为碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液，碳酸氢钠/碳酸钾缓冲溶液、碳酸钾/碳酸氢钾缓冲溶液或碳酸钾/碳酸氢钠缓冲溶液。
步骤(2)中所述静置沉淀的时间为0.5～2h。
步骤(2)中所述部分水为SBR反应器中废水体积的50～65％。
步骤(2)中所述生化反应的温度为15～35℃，优选为常温；步骤(1)中所述曝气需满足：溶解氧DO≥1mg/L。
步骤(3)中所述多个反应周期≥6个反应周期。
本发明向SBR中投加具有氨氮吸附作用的粉末吸附剂(吸附氨氮的材料)，通过吸附剂的吸附-解吸过程，控制溶液中这些吸附剂表面游离氨的浓度。在硝化反应过程中，微生物在吸附剂表面附着，由于游离氨的存在，可选择性地抑制亚硝酸盐氧化菌而不影响氨氧化菌，这些吸附剂表面逐渐形成以氨氧化菌为主的菌落，从而实现氨氮废水的稳定亚硝化，对广泛应用于短程硝化反硝化脱氮或厌氧氨氧化脱氮，具有重要的工程实践意义。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的方法适用于处理高浓度氨氮废水，处理效率高，亚硝化率高，可稳定实现亚硝化。
(2)本发明在常温的条件下就可实现稳定亚硝化，亚硝化率高，降低了能耗；
(3)本发明的方法简单、高效，投资成本低，并可减少曝气量一半以上，节能降耗，效果稳定可靠。
附图说明
图1为实施例1中废水氨氮浓度200mg/L、投加10g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮材料)；
图2为实施例2中废水氨氮浓度600mg/L、投加50g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮材料)；
图3为实施例3中废水氨氮浓度1000mg/L、投加100g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮材料)。
具体实施方式
下面结合具体实施例以及附图，对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，包括以下步骤：
(1)将培养成熟的硝化污泥(MLSS为3500mg/L)接种到SBR反应器(体积5L)中，再向SBR反应器中加入10g/L(每1L氨氮废水中加入10g吸附氨氮材料)吸附氨氮的材料(人工合成沸石粉末)，进水氨氮浓度为200mg/L，控制SBR反应器中溶液的pH为7.5，连续曝气在常温下进行生化反应(DO控制在1mg/L以上)，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀0.5h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的50％)，此时完成一个反应周期；
(2)向步骤(1)中排出部分水的SBR反应器中补加进水，进水的加入量与步骤(1)中排出的部分水的排出量相同，进水的氨氮浓度为200mg/L，继续控制SBR反应器中溶液的pH为7.5，连续曝气在常温下进行生化反应(DO控制在1mg/L以上)，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀0.5h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的50％)，此时完成另一个反应周期；如此循环进行，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；亚硝化率为反应积累的亚硝酸盐与积累的硝酸盐和亚硝酸盐之和的比值；
(3)亚硝化驯化成功后，继续运行6个反应周期，从而实现稳定亚硝化。
对比运行：用未投加吸附氨氮的材料并采用实施例1相同条件的SBR反应器运行处理氨氮浓度200mg/L废水做对比。对比运行中的曝气时间与实施例1中曝气时间相同，反应周期与实施例1中反应周期相同。
本实施例与对比运行的SBR反应器运行结果如图1所示。图1为实施例1中废水氨氮浓度200mg/L、投加10g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮的材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮的材料)。
从图1中可知，本实施例在运行的14个周期内，亚硝化率达上升到90％，并成功维持6周期以上，因此本发明适用200mg/L进水氨氮的SBR反应器的稳定亚硝化启动。而未投加吸附氨氮材料的SBR反应器的亚硝化率难以稳定在90％。
实施例2
一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，包括以下步骤：
(1)将培养成熟的硝化污泥(MLSS为3500mg/L)接种到SBR反应器(体积5L)中，再向SBR反应器中加入50g/L(每1L氨氮废水中加入50g吸附氨氮材料)吸附氨氮的材料(天然沸石粉)，进水氨氮浓度为600mg/L，控制SBR反应器中溶液的pH为8(碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液控制pH为8)，连续曝气在常温下进行生化反应，DO控制在2mg/L左右，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀1.5h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的60％)，此时完成一个反应周期；
(2)向步骤(1)中排出部分水的SBR反应器中补加进水，进水的加入量与步骤(1)中排出的部分水的排出量相同，进水的氨氮浓度为600mg/L，继续控制SBR反应器中溶液的pH为8，连续曝气在常温下进行生化反应，DO控制在2mg/L左右，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀1.5h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的60％)，此时完成另一个反应周期；如此循环进行，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；亚硝化率为反应积累的亚硝酸盐与积累的硝酸盐和亚硝酸盐之和的比值；
(3)亚硝化驯化成功后，继续运行6个反应周期，从而实现稳定亚硝化。
对比运行：用未投加吸附氨氮的材料并采用实施例2相同条件的SBR反应器运行处理氨氮浓度600mg/L废水做对比。对比运行中的曝气时间与实施例2中曝气时间相同，反应周期与实施例2中反应周期相同。
本实施例与对比运行的SBR反应器运行结果如图2所示。图2为实施例2中废水氨氮浓度600mg/L、投加50g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮的材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮的材料)。
从图2中可知，本实施例在运行的14个周期内，亚硝化率达上升到90％，并成功维持6周期以上，因此本发明适用600mg/L进水氨氮的SBR反应器的稳定亚硝化启动。而未投加吸附氨氮材料的SBR反应器在3个反应周期后反应器系统崩溃。
实施例3
一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，包括以下步骤：
(1)将培养成熟的硝化污泥(MLSS为3500mg/L)接种到SBR反应器(体积5L)中，再向SBR反应器中加入100g/L(每1L氨氮废水中加入100g吸附氨氮材料)吸附氨氮的材料(天然沸石粉)，进水氨氮浓度为1000mg/L，控制SBR反应器中溶液的pH为9(碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液控制pH为9)，连续曝气在常温下进行生化反应，DO控制在3mg/L左右，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀2h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的65％)，此时完成一个反应周期；
(2)向步骤(1)中排出部分水的SBR反应器中补加进水，进水的加入量与步骤(1)中排出的部分水的排出量相同，进水的氨氮浓度为1000mg/L，继续控制SBR反应器中溶液的pH为9，连续曝气在常温下进行生化反应，DO控制在3mg/L左右，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀2h，排出SBR反应器中的部分水(部分水为SBR反应器中废水体积的65％)，此时完成另一个反应周期；如此循环进行，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；亚硝化率为反应积累的亚硝酸盐与积累的硝酸盐和亚硝酸盐之和的比值；
(3)亚硝化驯化成功后，继续运行6个反应周期，从而实现稳定亚硝化。
对比运行：用未投加吸附氨氮的材料并采用实施例3相同条件的SBR反应器运行处理氨氮浓度1000mg/L废水做对比。对比运行中的曝气时间与实施例3中曝气时间相同，反应周期与实施例3中反应周期相同。
本实施例与对比运行的SBR反应器运行结果如图3所示。图3为实施例3中废水氨氮浓度1000mg/L、投加100g/L吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(吸附氨氮的材料)以及未加吸附氨氮的材料的SBR反应器启动阶段运行效果图(未加吸附氨氮的材料)。
从图3中可知，本实施例在运行的14个周期内，亚硝化率达上升到90％，并成功维持6周期以上，因此本发明适用1000mg/L进水氨氮的SBR反应器的稳定亚硝化启动。而未投加吸附氨氮材料的SBR反应器在3个反应周期后反应器系统崩溃。

Claims (7)

1.一种利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将硝化污泥接种到SBR反应器中，再向SBR反应器中加入吸附氨氮的材料，进水氨氮浓度为200～1000mg/L，控制SBR反应器中溶液的pH为7.5～9，连续曝气进行生化反应，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出SBR反应器中的部分水，此时完成一个反应周期；
(2)向步骤(1)中排出部分水的SBR反应器中补加进水，进水的加入量与步骤(1)中排出的部分水的排出量相同，进水的氨氮浓度为200～1000mg/L，继续控制SBR反应器中溶液的pH为7.5～9，连续曝气进行生化反应，当废水中一半及其以上的氨氮转化为亚硝氮时，停止曝气，静置沉淀，排出SBR反应器中的部分水，此时完成另一个反应周期；如此循环进行，待亚硝化率达到90％以上表示亚硝化驯化成功；亚硝化率为反应积累的亚硝酸盐与积累的硝酸盐和亚硝酸盐之和的比值；
(3)亚硝化驯化成功后，继续运行多个反应周期，从而实现稳定亚硝化。
2.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：所述吸附氨氮的材料的投加量为10g/L～100g/L，所述吸附氨氮的材料为能吸附氨氮的无机材料。
3.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述pH为7.5～9；SBR反应器中溶液的pH能够通过缓冲溶液进行调控；所述缓冲溶液为碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液，碳酸氢钠/碳酸钾缓冲溶液、碳酸钾/碳酸氢钾缓冲溶液或碳酸钾/碳酸氢钠缓冲溶液；
步骤(2)中所述pH为7.5～9；SBR反应器中溶液的pH能够通过缓冲溶液进行调控；所述缓冲溶液为碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液，碳酸氢钠/碳酸钾缓冲溶液、碳酸钾/碳酸氢钾缓冲溶液或碳酸钾/碳酸氢钠缓冲溶液。
4.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述部分水为SBR反应器中废水体积的50～65％；
步骤(2)中所述部分水为SBR反应器中废水体积的50～65％。
5.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：步骤(1)中所述静置沉淀的时间为0.5～2h；
步骤(1)中所述生化反应的温度为15～35℃，步骤(1)中所述曝气需满足：溶解氧DO≥1mg/L；
步骤(2)中所述静置沉淀的时间为0.5～2h；
步骤(2)中所述生化反应的温度为15～35℃；步骤(1)中所述曝气需满足：溶解氧DO≥1mg/L。
6.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：步骤(1)中所述硝化污泥为驯化成熟的硝化污泥，即能够使得氨氮废水中氨的去除率达到90％以上。
7.根据权利要求1所述利用吸附氨氮的材料强化SBR稳定亚硝化的方法，其特征在于：步骤(3)中所述多个反应周期≥6个反应周期。
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