CN109354169B - 一种基于mbbr的高效自养脱氮系统及快速启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MBBR的高效自养脱氮系统及快速启动方法，属于生物脱氮技术领域。本发明通过采用基于MBBR的CANON工艺并在主体CANON反应器前设置好氧池，一方面通过曝气去除了有机物消除了有机物对AnAOB的抑制，另一方面额外产生一部分亚氮，为后续CANON工艺提供基质，促进了总氮负荷的提升，解决了现有技术中接种量大、负荷低、后期运行不稳定等技术问题。每个反应器内均投加悬浮载体，运行控制简便，稳定运行期，系统总排水氨氮浓度稳定低于50mg/L。本发明运行CANON工艺，具有接种量低、启动时间快、运行总氮负荷高、运行稳定、总出水氨氮浓度低等优点。

Description

一种基于MBBR的高效自养脱氮系统及快速启动方法

技术领域

本发明属于生物脱氮技术领域，具体涉及一种基于MBBR的高效自养脱氮系统及快速启动方法。

背景技术

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)是指厌氧氨氧化菌(Anammox bacteria，AnAOB)以氨氮作为电子供体将亚氮转化为氮气的过程。与传统的生物脱氮工艺相比，该工艺具有污泥产量低、节省100％碳源投加、节省57％的曝气量、脱氮效率高、占地省等优点。主要用于高氨氮废水的处理，如厌氧污泥消化液、垃圾渗滤液等。全程自养脱氮工艺(Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite,CANON)是集短程硝化与厌氧氨氧化工艺于一个反应器内进行，具有占地省，控制简便等优点，是目前最为经济的生物脱氮工艺。

厌氧氨氧化菌比生长速率较低，倍增时间长达10～30d，此外AnAOB易流失，不易富集，致使自养脱氮工艺启动时间长。基于MBBR的CANON工艺可以很好的解决上述问题，主要的功能菌AOB和AnAOB附着于悬浮载体上，在好氧条件下，悬浮载体外层的生物膜利用氧气将氨氮部分氧化成亚氮，产生的亚氮与部分剩余的氨氮在悬浮载体的内层发生厌氧氨氧化反应生成氮气，可有效的解决启动时间长的问题。

随着系统的长期运行，AOB和AnAOB在悬浮载体上会形成生态位的竞争过程，会导致菌种比例失调，AOB的丰度会衰退，亚氮的不足会限制了系统总氮负荷的提升以及系统的稳定运行。此外，当进水有机物浓度过高时，会使系统内存在反硝化菌与厌氧氨氧化菌对亚氮的竞争，且反硝化菌处于优势，对AnAOB产生抑制，进而影响系统自养脱氮的稳定性。

所以在运行CANON过程中如何合理的对抑制性因子去除，并提供给AnAOB足够的亚氮成为了该工艺能否在高负荷下稳定运行的关键。

现有技术有相关方面的研究报道主要有：

李慧博,王银爽,丁娟等《ANITA Mox自养脱氮MBBR反应器的启动及运行》(中国给水排水,2014,30(5):1-5.)，采用接种法启动CANON工艺处理厌氧污泥消化液；接种悬浮载体3％启动50m³的反应器，经过120d的运行(不含短程硝化启动)，成功启动了CANON工艺，稳定期的氨氧化容积负荷运行负荷0.7～1.1kg/m³/d，波动较大；长期运行，系统的AOB逐步流失，菌落难以稳定；在挂膜过程中，AOB与AnAOB也形成了生态位的竞争，且在低DO时AnAOB占据优势，AOB在系统中逐步被淘汰，系统最终难以稳定运行，需要针对性方法予以解决，以保证系统总氮的稳定去除，实现自养脱氮系统的稳定运行。

李津青,韩晓宇,黄京,等.《耦合反硝化的CANON工艺实时控制策略研究》(中国给水排水,2017,33(23):10-15.)采用一段式的耦合反硝化CANON工艺处理人工配置的高氨氮废水。采用SBR法分别控制系统为缺氧阶段(反硝化)和好氧阶段(CANON)来完成反硝化和CANON工艺的耦合，整个过程均在同一反应器内完成，且出水氨氮浓度低于3mg/L，总氮负荷0.68kgN/m³/d。该过程虽然在一定程度上通过耦合反硝化过程去除了有机物并强化了总氮去除效果，但是反硝化菌、AOB和AnAOB仍在同一系统内，反硝化菌和AnAOB仍会存在竞争关系，且不同类型的功能菌交替承受好氧和缺氧过程，容易被抑制，需要一定的时间恢复活性。系统出水氨氮浓度较低，容易导致短程硝化效果崩溃，进而影响自养脱氮过程，且总氮负荷去除率不高，并没有体现出自养脱氮的优势。

CN 108408892 A公开了一种填料固定化厌氧氨氧化菌的膜生物反应器及其污水处理工艺，通过固定化技术与厌氧氨氧化技术耦合，能够有效去除废水中的氨氮。该方法在实际运行过程中总氮容积负荷不超过1.0kgN/m³/d，与现阶段的研究成果相差无几，反而其采用固定生物膜技术，在后期的运行过程中要定期的进行反冲洗，才能保障系统的脱氮负荷，否则随着生物膜的增厚，填料层有堵塞的风险，采用该方法后期运行维护成本也较高。

张小玲,李正群,赵艳红,等.《曝气量及亚硝酸盐浓度对SBBR单级自养脱氮系统性能的影响》(安全与环境学报,2017(2017年04):1423-1427.)研究了曝气量(DO)对自养脱氮性能的影响。研究指出，随着曝气量的提升，反应器去除负荷及脱氮效率增加，且无亚氮浓度的积累，当额外投加亚氮时，氨氮的去除负荷进一步提升，氨氧化负荷由0.74kgN/m³/d增大至1.76kgN/m³/d，说明了亚氮的不足限制了总氮去除效果的提升。在全程自养脱氮系统中，提升DO可强化氨氧化过程，产生更多的亚氮为厌氧氨氧化过程提供基质，从而促进总氮的去除，但是DO过大容易抑制AnAOB，进而使系统崩溃。而传统的两段式虽然可以使第一段好氧过程产生符合厌氧氨氧化要求的进行，使系统总氮负荷高达10kgN/m³/d，但是长期运行短程硝化不易控制，且长期高氧运行有富集NOB的风险，所以一段式的全程自养脱氮工艺仍是首选，但是需要解决亚氮不足的问题。

综上所述，现有技术在相关装置及工艺运行方面的研究虽然取得了一定的进步，但是，不可否认的是还存在诸多缺陷。已有研究多侧重于CANON研究，整体总氮负荷不高，并且从报道来看，稳定运行期间亚氮均限制了总氮的去除，使得负荷波动较大，难以长期稳定。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种基于MBBR的高效自养脱氮系统及快速启动方法，通过低接种率可快速启动CANON工艺；通过在主体反应池前设置好氧池，可强化有机物的去除，避免在CANON反应器中有机物抑制AnAOB的活性；好氧池产生一定浓度的亚氮为后续CANON提供基质，促进总氮表面负荷的提高，并保障系统的稳定运行，使系统出水氨氮较低水平；本发明具有接种比例小、启动快、总氮负荷高、运行稳定、总出水氨氮浓度低等优点。

为了实现上述目的，所需克服的技术难题在于：

如何在有限的种源情况下，降低接种率，实现工程规模的自养脱氮工艺启动；如何通过控制曝气、搅拌等实现自养脱氮系统的快速启动；如何控制好氧池有机物去除过程，以将氨氧化率限定在一定水平之内；如何保障CANON系统有足够的亚氮基质促使总氮表面负荷的提升；如何保证CANON系统内悬浮载体上主要功能菌的均衡分布，从而保证系统长期稳定运行。

本发明的任务之一在于提供一种基于MBBR的高效自养脱氮系统。

其技术解决方案包括：

一种基于MBBR的高效自养脱氮系统，其包括好氧池、CANON反应器、搅拌装置、曝气装置，所述的好氧池作为第一反应器，所述的CANON反应器作为第二反应器，所述第一反应器位于所述第二反应器的前端，并靠近第二反应器的侧上方，使第一反应器和第二反应器的有效液面齐平；

在远离第二反应器的第一反应器的侧下方设置有第一控制阀；在远离第一反应器的第二反应器的侧上方设置有第二控制阀；

每个控制阀与反应器的连接处均设置有拦截筛网；

第二反应器设置一个搅拌装置；

所述的曝气装置分布在每个反应器内，且每个反应器内均投加有悬浮载体；

所述第一反应器和第二反应器通过第一拦截筛网连接。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

通过采用基于MBBR的CANON工艺，以CANON悬浮载体进行接种，实现了针对工程规模的MBBR-CANON工艺，接种率低，启动时间短；通过在CANON反应器前设置好氧区，去除了进水中的有机物，消除了有机物对AnAOB的抑制作用，此外，好氧区发生部分短程硝化，为主体CANON工艺提供了基质，消除了亚氮不足对于总氮表面负荷的限制，使系统出水氨氮浓度稳定低于50mg/L；采用基于MBBR的CANON工艺，可持续升级能力强，通过合理的填充率控制，可使系统的总氮容积负荷达到2.1kgN/m³/d。

作为本发明的一个优选方案，第一反应器和第二反应器内的曝气装置是由多组穿孔曝气和微孔曝气组成。

作为本发明的另一个优选方案，第二反应器和第一反应器的有效容积比为5.0～7.0。

本发明的另一任务在于提供了上述系统的运行方法。

一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的运行方法，所述的运行方法为：所述第一反应器和第二反应器串联连续流运行，待处理废水经第一控制阀进入第一反应器，第一反应器出水经第一拦截筛网进入第二反应器，第二反应器出水经第二控制阀排出系统。

本发明的再一任务在于提供一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的快速启动方法，依次包括以下步骤：

a、启动准备，各反应器投加悬浮载体，填充率20％～67％，接种好氧污泥，控制第一反应器、第二反应器内污泥浓度3～5g/L；

b、亚硝化及脱碳启动，控制第一反应器DO在0.5～1.5mg/L，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，控制第二反应器DO在2～5mg/L，曝气强度>7m³/m²/h，氨氧化率>50％，污泥不进行回流，运行直至各反应器内污泥浓度<0.5g/L，且第一反应器BOD₅去除率>50％，第二反应器氨氧化表面负荷>2gN/m²/d，亚氮积累率>0.95，进入下一步；

c、自养脱氮接种启动，向第二反应器内投加CANON悬浮载体，控制接种率3％～5％，控制第一反应器DO在1.0～2.0mg/L，曝气强度>4m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在0.3～2.0mg/L，曝气强度>1.0m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率>75％，运行直至第二反应器的总氮表面负荷>1.6gN/m²/d，进入下一步；

d、自养脱氮负荷提升，控制第一反应器DO在2.0～3.0mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在1.8～3.5mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率>80％，运行直至第二反应器的总氮表面负荷>3.5gN/m²/d，进入下一步；

e、自养脱氮稳定运行，控制第一反应器DO在2.5～3.0mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在2.5～3.5mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，以保证系统总出水氨氮浓度<50mg/L。

优选的，待处理废水，C/N≤2.0；所述第二反应器的搅拌功率分别为15～60W/m³；所述步骤c)至e)中，各反应室内污泥浓度均<0.5g/L。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

1)采用基于MBBR的CANON工艺，接种率低，对于1000m³/d的水量仅需6m³CANON悬浮载体即可接种启动，适用于工程规模的CANON启动；

2)采用本发明启动CANON工艺，启动时间短，针对工程规模的启动，约4个月(含短程硝化启动)即可使系统总氮表面负荷>3.5gN/m²/d；

3)本发明在主体CANON前设置好氧池，通过好氧曝气去除部分有机物消除了其对AnAOB的抑制过程；

4)本发明通过控制好氧池的DO，控制好氧池的氨氧化率低于一定的水平，一方面保障了后续CANON工艺的高氨氮进水，另一方面也为后续CANON工艺提供了部分亚氮，消除了亚氮不足限制总氮表面负荷的局面，使CANON系统的总氮表面负荷最高可达4gN/m²/d；

5)本发明通过设置好氧池，其生物膜脱落的好氧污泥进入CANON系统，可对CANON悬浮载体进行“再接种”，维持了CANON悬浮载体生物膜主要功能菌群的稳定；

6)采用基于MBBR的CANON工艺可通过不同的填充率达到不同的处理效果，系统最大的容积负荷可达2.1kgN/m³/d，占地省；

7)采用本发明工艺，好氧池和CANON池均对氨氮具有去除能力，使系统的总出水氨氮浓度稳定低于50mg/L；

8)采用本发明工艺模式运行，控制简单，自动化程度高。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明系统的俯视图；

图2为本发明系统的纵向剖面图；

图中，R1、第一反应器；R2、第二反应器；S1、第二反应器的搅拌装置；C1-C2第一控制阀-第二控制阀；W1、第一拦截筛网。

具体实施方式

本发明公开了一种基于MBBR的高效自养脱氮系统及快速启动方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

首先，对本发明中所涉及的相关技术术语解释如下：

1)MBBR：即移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)，该方法是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率；

2)悬浮载体，比重在0.93-0.97，空隙率>90％，又称之为悬浮填料，简称载体、填料；

3)填充率：悬浮载体填充率，即悬浮载体的体积与填充区域池容的比例，悬浮载体的体积为自然堆积下的总体积；如100m³悬浮载体，填充至400m³池容，填充率为25％；

4)比重：悬浮载体密度与常温下水的密度比值；

5)空隙率：悬浮载体与悬浮载体之间和悬浮载体中间空隙的体积与悬浮载体自然对方体积之比；

6)流化：在曝气或者搅拌的作用力下悬浮载体在液体中随水流流动与水中污染物质充分接触的状态；

7)有效比表面积：有效比表面积通常指悬浮载体的内表面积，即单位体积的悬浮载体所具有的有效表面积。有效比表面积＝有效表面积÷体积，单位为m²/m³。如有效比表面积为800m²/m³，指1m³的悬浮载体的有效表面积是800m²；

8)表面负荷：悬浮载体单位面积每天去除的污染物的量，gN/m²/d；

9)氨氧化表面负荷：悬浮载体单位面积每天去除的氨氮的量，gN/m²/d，若进水氨氮浓度400mg/L，出水氨氮浓度100mg/L，流量100m³/d，悬浮载体总表面积15000m²，则氨氧化表面负荷为(400-100)×100/15000＝2gN/m²/d；

10)总氮表面负荷：悬浮载体单位面积每天去除的总氮的量，gN/m²/d；

11)氨氧化率：氨氮的去除量占进水氨氮的比值。如进水氨氮为400mg/L，去除量为350mg/L，则氨氧化率为0.875或87.5％；

12)亚硝化：微生物将氨氮(NH₄ ⁺)氧化为亚硝酸盐氮(NO₂ ^-)、而不再进一步氧化为硝酸盐氮(NO₃ ^-)的过程，即系统内富集氨氧化菌(AOB)，而淘汰亚硝酸盐氧化菌(NOB)；

13)亚氮积累率：反应中生成的亚硝酸盐氮与生成的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和的比值。如反应过程中生成亚硝酸盐氮为100mg/L，生成硝态氮2mg/L，则亚氮积累率为100/(100+2)＝0.98；

14)CANON工艺：即全程自养脱氮工艺，该工艺是指在单个反应器或者生物膜内通过控制溶解氧实现亚硝化和厌氧氨氧化，从而达到脱氮的目的。在好氧条件下，氨氧化菌将氨氮部分氧化成亚硝酸盐氮，产生的亚硝酸盐氮与部分剩余的氨氮发生厌氧氨氧化反应生成氮气；

15)CANON悬浮载体：即已有CANON效果的悬浮载体，AOB和AnAOB均以生物膜方式分层存在；

16)接种率：接种的CANON悬浮载体占总悬浮载体的百分比，％。如向50m³的悬浮载体接种了2m³的成熟CANON悬浮载体，则接种率为4％；

17)曝气强度：指单位底面积的曝气量，单位m³/m²/h。曝气量是指总曝气量，包括微孔曝气和穿孔曝气。如反应器底面积10m²，总曝气量30m³/h，则曝气强度为3m³/m²/h；

18)C/N比：指废水中BOD₅的浓度与凯氏氮浓度的比值；

19)搅拌功率：即单位有效池容的功率数，W/m³；活性污泥法通常为3-5W/m³；MBBR中，搅拌功率与填充率相关，填充率越高，搅拌功率越大；

20)好氧污泥：指污水处理厂中好氧池出水混合液经二沉池沉淀后的剩余污泥；

为本行业人士所熟知的，进水C/N>2时，可增加其他脱碳预处理工艺满足要求。

下述第一反应器简称R1，第二反应器简称R2，第一控制阀-第二控制阀简称C1-C2，第一拦截筛网简称W1。

第一、本发明一种基于MBBR的高效自养脱氮系统，结合图1和图2所述，包括好氧池、CANON反应器、搅拌装置、曝气装置，好氧池为第一反应器R1，CANON反应器为第二反应器R2，第一反应器位于第二反应器的前端，靠近第二反应器的侧上方，使第一反应器和第二反应器的有效液面齐平；第一反应器和第二反应器通过第一拦截筛网W1连接，其余相关阀门的位置布置为：

在远离第二反应器的第一反应器的侧下方设置C1；在远离第一反应器的第二反应器的侧上方设置C2；

本发明，在第二反应器中配设有搅拌装置S1，具体搅拌装置的结构借鉴现有技术即可实现，此处不再详细介绍。

另外，本发明中的曝气装置，优选第一反应器和第二反应器内的曝气装置是由多组穿孔曝气和微孔曝气组成；第二反应器和第一反应器的有效容积比为5.0～7.0；在每个反应器内均投加悬浮载体，填充率为20％～67％；且每个反应器的控制阀门与反应器的连接处均设置拦截筛网，用以拦截悬浮载体；

第二、下面结合上述系统对本发明的运行流程做主要说明：

所述R1和R2串联连续流运行，废水经C1进入R1，R1出水经W1进入R2，R2出水经C2排出系统。

第三、本发明启动方法，包括以下步骤：

1)启动准备，各反应器投加悬浮载体，填充率20％～67％，接种好氧污泥，控制R1、R2内污泥浓度3～5g/L；

2)亚硝化及脱碳启动，控制R1的DO在0.5～1.5mg/L，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，控制R2的DO在2～5mg/L，曝气强度>7m³/m²/h，氨氧化率>50％，污泥不进行回流，运行直至各反应器内污泥浓度<0.5g/L，且R1的BOD₅去除率>50％，R2的氨氧化表面负荷>2gN/m²/d，亚氮积累率>0.95，进入下一步；

3)自养脱氮接种启动，向R2的内投加CANON悬浮载体，控制接种率3％～5％，控制R1的DO在1.0～2.0mg/L，曝气强度>4m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，BOD₅去除率>50％，控制R2的DO在0.3～2.0mg/L，曝气强度>1.0m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率>75％，运行直至R2的总氮表面负荷>1.6gN/m²/d，进入下一步；

4)自养脱氮负荷提升，控制R1的DO在2.0～3.0mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制R2的DO在1.8～3.5mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率>80％，运行直至R2的总氮表面负荷>3.5gN/m²/d，进入下一步；

5)自养脱氮稳定运行，控制R1的DO在2.5～3.0mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制R2的DO在2.5～3.5mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，以保证系统总出水氨氮浓度<50mg/L。

第四、上述启动方法的补充说明：

1)之所以采用MBBR形式实现CANON，主要在于采用两段式工艺，控制复杂，需要控制亚硝化出水比例，满足厌氧氨氧化工艺要求；采用颗粒污泥方式，AnAOB不易富集，活性污泥法易于流失，难以启动或颗粒化；对于微生物，附着态和悬浮态展现出完全不同的性质特点，无法将活性污泥法的相关方法直接用于生物膜法，需要针对CANON和MBBR两个工艺的特点，针对性控制；

2)各阶段DO控制要求不同，主要原因通过控制DO为CANON生物膜提供好氧或厌氧环境，保证AOB和AnAOB生存环境，且随着生物膜的厚度变化和成熟进程，调整DO水平，满足生物膜分层要求；生物膜越成熟，生物膜厚度相对增大，对于DO的耐受能力越强，需要更高的DO水平；同时，生物膜厚度相对增大，也需要更高的剪力，控制生物膜厚度，防止生物膜过厚；故同时要求DO和曝气强度两个指标进行控制；MBBR形式的CANON，由于属于完全生物膜系统，与传统活性污泥法在控制方法、特点差别极大；对于活性污泥法，CANON工艺一般DO不超过1mg/L；

3)通过控制不同阶段好氧池的氨氧化率，一方面是要保证后续的CANON进水为高氨氮进水，另一方面是产生一部分亚氮提供厌氧氨氧化所需的基质，总氮表面负荷越高，所需的亚氮浓度越高；

4)搅拌转速的控制是为了曝气不足时，辅助悬浮载体流化，且防止剪力过小生物膜增厚，或剪力过大生物膜脱落；

5)通过微孔曝气、穿孔曝气的组合调节，实现同一DO水平下的不同曝气强度；

6)采用MBBR工艺，悬浮载体上的生物膜会进行更替，生物膜会脱落，虽然属于老化过程自然脱落，但仍有较多活性菌种，好氧池脱落的好氧菌流入CANON反应器后一方面会继续产生活性，一方面仍可附着于CANON悬浮载体，以保障CANON悬浮载体上AOB和AnAOB菌群的平衡。

7)之所以要求反应池内污泥浓度<0.5g/L，是因为防止悬浮态污泥浓度过高，对生物膜产生较强的竞争，影响生物膜的挂膜及稳定；活性污泥不受基质限制，对于活性污泥系统的CANON往往DO较低，负荷不高；而生物膜系统，由于生物膜分层分布，依赖于基质梯度传质，可以采用较高的DO，并不会引起系统的稳定性下降；一旦悬浮态污泥浓度升高，就会破坏纯膜系统的稳定性，使系统趋向于活性污泥法；另外，悬浮态污泥浓度过高，也可能引起悬浮载体的堵塞；活性污泥和生物膜虽然都是生化处理，但展现出完全不同的生化特性，需区别对待；

8)适用范围，本发明适合高氨氮、C/N≤2、高温废水，尤其是厌氧污泥消化上清液、垃圾渗滤液等处理。

为本行业人士所熟知的，当进水C/N>2，SS≥100mg/L时，增加预处理满足要求。

为本行业人士所熟知的，当进水水温不在25-35℃时，增加换热系统。

为本行业人士所熟知的，上述悬浮载体，即挂膜前比重比水略小，通常为0.93-0.97，挂膜后比重与水接近，实现悬浮效果，一般为高密度聚乙烯材质等。

下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

实施例1：

以某地区垃圾渗滤液经厌氧消化后出生作为系统进水，pH在7.8～8.0，水温28～32℃，进水COD均值1333mg/L，氨氮均值726mg/L，BOD₅均值916mg/L，C/N比均值1.26，其中R2和R1的有效容积比为5.5。该废水首先经过预处理将SS降低至100mg/L以下，均值52mg/L后进入系统。

启动准备，各反应器投加悬浮载体，R1填充率40％，R2填充率35％，悬浮载体有效比表面积800m²/m³，空隙率90％，接种好氧污泥，控制R1和R2污泥浓度4.5g/L；

亚硝化及脱碳启动，控制R1的DO为1.2～1.5mg/L，曝气强度3.5～4.0m³/m²/h，搅拌转速20r/min，控制R2的DO为3.0～3.5mg/L，曝气强度8～10m³/m²/h，氨氧化率均值55％，经过26d的运行，R1内BOD₅去除率达到51％，氨氧化率均值8％，R2氨氧化表面负荷2.12gN/m²/d，且R2的亚氮积累率为0.98～0.99，进入下一步；

自养脱氮接种启动，向R2投加CANON悬浮载体，接种率为3％，控制R1的DO为1.5～1.8mg/L，曝气强度4.0～5.0m³/m²/h，搅拌转速28r/min，控制R2的DO从0.5mg/L提升至1.9mg/L，曝气强度1.0～4.0m³/m²/h，搅拌转速15r/min，经过39d的运行，R1的BOD₅去除率达到59％，氨氧化率控制在9.1％，且R2的氨氧化率稳定高于76％，总氮表面负荷达到1.62gN/m²/d，进入下一步；

自养脱氮负荷提升，控制R1在2.5～2.8mg/L，曝气强度6～7m³/m²/h，搅拌转速35r/min，控制R2的DO从1.9mg/L提升至3.2mg/L，曝气强度5.5～8.0m³/m²/h，搅拌转速30r/min，运行23d后，R1的BOD₅去除率保持在50％以上，控制氨氧化率低于13％，且R2氨氧化率达到81％，总氮表面负荷为3.72gN/m²/d，进入下一步；

自养脱氮稳定运行，控制R1在2.6～2.8mg/L，曝气强度7～8m³/m²/h，搅拌转速45r/min，控制R2的DO在2.8～3.2mg/L，曝气强度6.5～7.5m³/m²/h，搅拌转速45r/min，稳定运行100d，各参数控制稳定，R1的BOD₅去除率均值58％，氨氧化率12％，R2的出水氨氮浓度稳定低于50mg/L，均值39mg/L，且R2的总氮表面负荷最高达到4.11gN/m²/d。

本案例经过88d成功启动CANON工艺(含亚硝化启动)，并稳定运行100d，由于设置了好氧池，一方面对有机物进行了去除，降低了其对AnAOB的抑制作用，另一方面产生了部分亚氮，促进了CANON总氮表面负荷的提升。此外，在CANON反应器内由于好氧池流入的好氧污泥对CANON悬浮载体进行了“再接种”，在稳定运行的100d里三次抽检CANON悬浮载体进行高通量测序，结果显示三次数值对比基本稳定。

实施例2：

以某城市污水处理厂厌氧消化污泥脱水液作为研究对象，pH在7.6～8.0之间，进水COD均值914mg/L，氨氮均值432mg/L，BOD₅均值728mg/L，C/N比均值1.68。其中R2和R1的有效容积比为5.17。废水首先经过预处理去除SS，控制在100mg/L以下，均值82mg/L，后进入系统。

启动准备，各反应器投加悬浮载体，R1填充率45％，R2填充率30％，悬浮载体有效比表面积800m²/m³，空隙率90％，接种好氧污泥，控制R1和R2污泥浓度4.0g/L；

亚硝化及脱碳启动，控制R1的DO为1.2～1.4mg/L，曝气强度3.0～4.0m³/m²/h，搅拌转速20r/min，控制R2的DO为3.2～3.4mg/L，曝气强度8～10m³/m²/h，氨氧化率均值61％，经过31d的运行，R1内BOD₅去除率达到53％，氨氧化率均值7％，R2氨氧化表面负荷2.03gN/m²/d，且R2的亚氮积累率为0.99～1.00，进入下一步；

自养脱氮接种启动，向R2投加CANON悬浮载体，接种率为3％，控制R1的DO为1.5～1.7mg/L，曝气强度4.0～5.0m³/m²/h，搅拌转速30r/min，控制R2的DO从0.4mg/L提升至1.7mg/L，曝气强度1.5～4.0m³/m²/h，搅拌转速18r/min，经过43d的运行，R1的BOD₅去除率达到59％，氨氧化率控制在8.8％，R2的氨氧化率达到79％，总氮表面负荷达到1.71gN/m²/d，进入下一步；

自养脱氮负荷提升，控制R1在2.4～2.7mg/L，曝气强度6.5～7.5m³/m²/h，搅拌转速35r/min，控制R2的DO从1.7mg/L提升至3.0mg/L，曝气强度5.5～8.0m³/m²/h，搅拌转速30r/min，运行20d后，R1的BOD₅去除率保持在55％以上，控制氨氧化率低于12.6％，且R2氨氧化率最高达到84％，总氮表面负荷为3.54gN/m²/d，进入下一步；

自养脱氮稳定运行，控制R1在2.6～2.9mg/L，曝气强度7.5～8.5m³/m²/h，搅拌转速48r/min，控制R2的DO在2.9～3.1mg/L，曝气强度7.0～8.0m³/m²/h，搅拌转速45r/min，稳定运行1年，各参数控制稳定，R1的BOD₅去除率均值63％，氨氧化率13.8％，R2的出水氨氮浓度稳定低于50mg/L，均值31mg/L，且R2的总氮表面负荷最高达到3.99gN/m²/d。

本案例经过94d(含亚硝化启动)成功启动CANON工艺，并经过了近1年的稳定运行，在稳定运行期间，好氧池对BOD₅的最大去除率为63％，而系统对BOD₅的最大去除率为75％，推测CANON进水含低浓度有机物时会发生反硝化过程去除有机物，CANON反应器出水△硝氮/△氨氮<0.11也说明了以上情况。好氧池对氨氧化率贡献10％～13％，再加上CANON作用，整个系统的氨氧化率高达93％，使出水氨氮稳定低于50mg/L。

本发明通过设置好氧池串联CANON反应器对高氨氮废水进行处理，通过不同的进水比，设置相应大小的反应器，使其在不同功能区内各自完成BOD₅和氨氮的去除，整个系统对BOD₅和氨氮的去除率高，氨氮出水稳定低于50mg/L，此外，采用基于MBBR的CANON工艺，可持续升级能力强，针对新建项目，占地省，针对提标项目，可满足至少50％的提量要求。

本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于MBBR的高效自养脱氮系统，其包括好氧池、CANON反应器、搅拌装置、曝气装置，其特征在于：

所述的好氧池作为第一反应器，所述的CANON反应器作为第二反应器，所述第一反应器位于所述第二反应器的前端并靠近第二反应器的侧上方，使第一反应器和第二反应器的有效液面齐平；

在远离第二反应器的第一反应器的侧下方设置有第一控制阀；在远离第一反应器的第二反应器的侧上方设置有第二控制阀；

每个控制阀与反应器的连接处均设置有拦截筛网；

第二反应器设置一个搅拌装置；

所述的曝气装置分布在每个反应器内，且每个反应器内均投加有悬浮载体；

所述第一反应器和第二反应器通过第一拦截筛网连接；

第一反应器和第二反应器内的曝气装置是由多组穿孔曝气和微孔曝气组成；

所述第二反应器和第一反应器的有效容积比为5.0～7.0。

2.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的运行方法，其特征在于：

所述第一反应器和第二反应器串联连续流运行，待处理废水经第一控制阀进入第一反应器，第一反应器出水经第一拦截筛网进入第二反应器，第二反应器出水经第二控制阀排出系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的启动方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

a、启动准备，各反应器投加悬浮载体，填充率20％～67％，接种好氧污泥，控制第一反应器、第二反应器内污泥浓度3～5g/L；

b、亚硝化及脱碳启动，控制第一反应器DO在0.5～1.5mg/L，曝气强度>3m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，控制第二反应器DO在2～5mg/L，曝气强度>7m³/m²/h，氨氧化率>50％，污泥不进行回流，运行直至各反应器内污泥浓度<0.5g/L，且第一反应器BOD₅去除率>50％，第二反应器氨氧化表面负荷>2gN/m²/d，亚氮积累率>0.95，进入下一步；

c、自养脱氮接种启动，向第二反应器内投加CANON悬浮载体，控制接种率3％～5％，控制第一反应器DO在1.0～2.0mg/L，曝气强度>4m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率<10％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在0.3～2.0mg/L，曝气强度>1.0m³/m²/h，搅拌转速15～30r/min，氨氧化率>75％，运行直至第二反应器的总氮表面负荷>1.6gN/m²/d，进入下一步；

d、自养脱氮负荷提升，控制第一反应器DO在2.0～3.0mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在1.8～3.5mg/L，曝气强度>5m³/m²/h，搅拌转速25～40r/min，氨氧化率>80％，运行直至第二反应器的总氮表面负荷>3.5gN/m²/d，进入下一步；

e、自养脱氮稳定运行，控制第一反应器DO在2.5～3.0mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，氨氧化率<15％，BOD₅去除率>50％，控制第二反应器DO在2.5～3.5mg/L，曝气强度>6m³/m²/h，搅拌转速40～50r/min，以保证系统总出水氨氮浓度<50mg/L。

4.根据权利要求3所述的一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的启动方法，其特征在于：待处理废水C/N≤2.0。

5.根据权利要求3所述的一种基于MBBR的高效自养脱氮系统的启动方法，其特征在于：所述第二反应器的搅拌功率分别为15～60W/m³；所述步骤c)至e)中，各反应器内污泥浓度均<0.5g/L。

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