CN110615526B - 一种厌氧氨氧化工艺的启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厌氧氨氧化工艺的启动方法，通过分阶段控制进水中的氨氮、亚硝态氮的浓度以及不同的水力混合条件，对厌氧氨氧化菌的富集培养分阶段进行优化，显著提高了厌氧氨氧化菌富集培养和厌氧氨氧化颗粒污泥床工艺的启动速度，可在3个月内表现出明显的厌氧氨氧化作用，4个月内形成运行稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥床，大幅节省工艺启动时间。

Description

一种厌氧氨氧化工艺的启动方法
技术领域
本发明属于氨氮处理技术领域，涉及一种厌氧氨氧化工艺的启动方法。
背景技术
氮素污染是造成当前水体污染的重要因素之一，也是造成水体富营养化的重要原因。传统的氨氮生化处理一般是通过硝化和反硝化联合过程实现，硝化阶段需要曝气来实现氨氮的硝态化，耗费大量动力，反硝化过程的进行则必须有足够的碳源，城市污水及某些特种污水往往碳源不足，需要外加碳源，增加运行成本，且可能造成二次污染。厌氧氨氧化过程中厌氧氨氧化菌以CO2为碳源，以NO2 -为电子受体，NH4 +为电子供体，生成氮气(副产微量硝态氮)，实现废水脱氮，大大缩短了氨氮氧化还原到氮气的过程，完全不需要碳源，动力消耗也更少，运行成本更为节省。
颗粒污泥沉降性能好，抗冲击能力强，有利于持留大量生物体颗粒污泥，流化床方式运行可加强传质，使污泥与污染物充分接触，可使颗粒污泥表面不断更新并保持高洗性。因此颗粒污泥流化床是厌氧氨氧化工艺运行的最优方式之一。但厌氧氨氧化菌生长缓慢，世代周期约为11天，对光和氧气等敏感，对生存环境要求严格，造成厌氧氮氧化工艺启动时间长，形成颗粒污泥则需要更长的时间。如何快速启动是限制厌氧氨氧化颗粒污泥床工艺应用的重要因素。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种厌氧氨氧化工艺的启动方法，通过改进厌氧氨氧化菌富集培养条件，实现厌氧氨氧化菌的快速富集和厌氧氨氧化工艺快速启动，工艺启动后运行平稳，除氮效率高。
本发明提供了一种厌氧氨氧化工艺的启动方法，包括依次进行的如下步骤：
步骤S1、提供EGSB反应器，向其中添加活性污泥，将活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第一模拟废水在第一处理条件下接触；
步骤S2、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第二模拟废水在第二处理条件下接触；
步骤S3、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第三模拟废水在第三处理条件下接触；
步骤S4、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第四模拟废水在第四处理条件下接触；
其中，所述第一处理条件中的水力混合强度大于第二处理条件中的水力混合强度，第二处理条件中的水力混合强度大于第三处理条件中的水力混合强度；第三处理条件中的水力混合强度小于第四处理条件中的水力混合强度。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S1至步骤S4中，接触的温度为31-35℃，和/或，接触的pH为7.2-8.0。
根据本发明的优选实施方式，所述水力混合强度通过水力停留时间和/或EGSB反应器内水流上升速度调节。
根据本发明的优选实施方式，所述第一模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮的浓度大于第二模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度。
根据本发明的优选实施方式，所述第二模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度与第三模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度相同。
根据本发明的优选实施方式，第三模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度小于第四模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度。
根据本发明的进一步优选的实施方式，第二模拟废水与第三模拟废水相同。
根据本发明的进一步优选的实施方式，步骤S1中，第一模拟废水中初始氨氮浓度为150-400mg/L，例如，可以为150mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L；和/或，亚硝态氮的浓度为150-400mg/L，例如，可以为150mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L。在该步骤中，采用较高的初始氨氮和/或亚硝态氮浓度可加快不适合厌氧氨氧化环境的微生物的淘汰过程，减轻厌氧氨氧化菌富集培养过程中杂菌的影响与抑制作用。本发明中，所述氨氮浓度以NH3或NH4 +中N原子计，亚硝态氮浓度以NO2 -中的N原子计。
根据本发明的优选实施方式，第二模拟废水中初始氨氮浓度为80-120mg/L，优选90-110mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为80-120mg/L，优选90-110mg/L。在发明的一个优选实施方式中，在步骤S2中，第二模拟废水中初始氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L。
根据本发明的优选实施方式，第四模拟废水中初始氨氮浓度为200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为250±20mg/L。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S2和步骤S3之间还包括步骤M，向EGSB反应器中添加填料，优选地，步骤M的实施方式为，停止向EGSB反应器中通入模拟废水，向EGSB反应器中添加填料后恢复进水。
根据本发明的优选实施方式，填料占EGSB反应器容积的5％-15％。
根据本发明的优选实施方式，所述填料在加入到EGSB反应器之前先用水充分润湿。
根据本发明的优选实施方式，所述填料为颗粒填料，优选40-80目的颗粒填料。
根据本发明的优选实施方式，所述填料的密度为1.5-2.0g/cm3。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S1中，使活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第一模拟废水在第一处理条件下接触至EGSB反应器的出水氨氮浓度低于第一模拟废水中氨氮的初始浓度，然后再进行步骤S2。
根据本发明的优选实施方式，第一处理条件中的水力停留时间为4-6小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为7-9m/h。步骤S1的主要作用是淘汰不适合厌氧氨氧化环境的微生物，采用较强的回流和上升流速有利于活性污泥与进水的接触。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S2中，使所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第二模拟废水在第二处理条件下接触至总氮去除率达到5-10％，然后进行步骤S3，步骤S2中的活性污泥来自步骤S1。
根据本发明的优选实施方式，第二处理条件的水力停留时间为6-8小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为3-5m/h。在步骤S2中，一方面继续淘汰不适合厌氧氨氧化环境的微生物，另一方面初步富集厌氧氨氧化菌。发明人经过反复研究发现步骤S2中选择较低浓度的氨氮、亚硝态氮，但保持相对较强的水力混合条件有利于实现上述目的。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S3中，使所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第三模拟废水在第三处理条件下接触至氨氮、亚硝态氮去除率达到20％以上，此时逐步增大进水中氨氮浓度至200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为250±20mg/L，然后进行步骤S4，其中，步骤S3中的活性污泥来自步骤S2。
根据本发明的优选实施方式，第三处理条件的水力停留时间为6-8小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为1-2m/h。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S3中当氨氮、亚硝态氮去除率达到20％以上后，增大进水氨氮和亚硝态氮浓度是梯度阶梯式增大的。例如，步骤S3第三模拟废水中初始氨氮和亚硝态氮浓度为100mg/L，当氨氮、亚硝态氮去除率达到20％以上时，调整进水中氨氮和亚硝态氮浓度为130±10mg/L，以该浓度运行至氨氮、亚硝态氮去除率达到30％以上时，调整进水中氨氮和亚硝态氮浓度为160±10mg/L，然后以该浓度运行至氨氮、亚硝态氮去除率达到50％以上时，调整进水中的氨氮和亚硝态氮浓度分别为200±20mg/L、250±20mg/L。采用梯度阶梯式升高进水氨氮、亚硝态氮浓度的方式，能够减轻高基质浓度对厌氧氨氧化菌生长的抑制作用，并尽可能发挥高基质浓度对其生长的促进作用。
根据本发明的优选实施方式，在增大进水氨氮和亚硝态氮浓度的过程中，使氨氮和/或亚硝态氮去除率达到50％以上时再调整进水中氨氮浓度至200±20mg/L，亚硝态氮浓度250±20mg/L。
根据本发明的优选实施方式，在步骤S4中，使所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第四模拟废水在第四处理条件下接触至氨氮、亚硝态氮去除率达到90％以上，总氮去除率达到80％以上，步骤S4中的活性污泥来自步骤S3。
根据本发明的优选实施方式，第四处理条件的水力停留时间为2-4小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度大于8m/h。步骤S4这一阶段在厌氧氨氧化菌初步富集和附着的基础上，提升负荷，增大回流比和上升流速从而增加水力剪切作用，为颗粒污泥的快速形成创造条件。
根据本发明的优选实施方式，所述含氨氮和亚硝态氮的模拟废水包括以下组分或由以下组分组成：NH4Cl：0.76-1.52g/L，NaNO2：0.99-1.98g/L，NaHCO3 0.5-1.0g/L，KHCO30.7-1.0g/L，KH2PO4 10-30mg/L，CaCl2·2H2O 50-100mg/L，MgSO4·7H2O 100-250mg/L。优选地，所述含氨氮和亚硝态氮的模拟废水包括NH4Cl：0.76g/L，NaNO2：0.99g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L。
所述模拟废水中含有微量元素，优选地，在每升模拟废水中添加1mL如下的微量元素营养液I和1mL微量元素营养液II，优选地，微量元素营养液I为含有Fe的营养液，微量元素营养液II为含有Mn、Zn、Co、Cu、Mo、Ni，Se的营养液。
根据本发明的优选实施方式，所述微量元素营养液I微量元素营养液II组成如下：
微量元素营养液I：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L。
根据本发明的优选实施方式，所述活性污泥在加入到EGSB反应器之前经过浓缩和清洗处理，优选地，使用无机盐溶液清洗，优选清洗3-5遍，以尽可能去除无机杂质和活性污泥表面吸附的有机污染物。所述“活性污泥”采用普通活性污泥，其中含有厌氧氨氧化菌。
根据本发明的优选实施方式，浓缩和清洗处理是将普通活性污泥静置，弃去上清液，取底部浓缩的污泥用无机盐溶液清洗。
根据本发明的优选实施方式，所述无机盐包括1000-1500mg/L的NaCl、10-30mg/L的KH2PO4、50-100mg/L的CaCl2、200-300mg/L的MgSO4。优选地，所述无机盐包括1000-1500mg/L的NaCl、10mg/L的KH2PO4、50mg/L的CaCl2、300mg/L的MgSO4。
根据本发明的优选实施方式，所述活性污泥的添加量为EGSB反应器容积的2/5-3/5。
所述EGSB(膨胀颗粒污泥床)反应器为一长径比大于8的柱形反应器，所述柱形反应器底部设有进水和布水装置，柱形反应器设有pH、温度电极接口，实时监测反应器内的pH和温度，柱形反应器外设有用于控温的夹套层，夹套层外覆黑色薄膜做遮光处理；柱形反应器连接进水管、排水管、回流管道：夹套层内经回流管道连接恒温水箱，回流管道上设有热水泵；模拟废水(也即进水)经蠕动泵(14)进入柱形反应器的布水装置，柱形反应器顶部设有变径三相分离器；为保证泥水分离效果，以三相分离器截面积与EGSB反应器截面积之比不小2为优，三相分离器设有溢流堰、出水口、排气口和污水污泥回流口，出水口高出回流口一适当高度，污水污泥按一定回流比经回流泵回流至反应器布水装置，在所述柱形反应器的入口管道处还设有酸调节泵和碱调节泵，以通过加入酸或碱来调节柱形反应器的pH在设定的范围。
本发明中，模拟废水初始氨氮和/或亚硝态氮浓度即为进水中的氨氮和/或亚硝态氮浓度，也就是在模拟废水与活性污泥接触之前模拟废水中的氨氮和/或亚硝态氮浓度；处理后的氨氮和/或亚硝态氮浓度即为出水中的氨氮和/或亚硝态氮浓度，也就是模拟废水与活性污泥接触之后的氨氮和/或亚硝态氮浓度。
本发明通过对厌氧氨氧化菌的富集培养分阶段进行优化，步骤S1对应的阶段主要作用是淘汰不适合厌氧氨氧化环境的微生物，采用较强的回流和上升流速有利于污泥与进水的接触；采用较高浓度的氨氮、亚硝态氮进水可加快不适合厌氧氨氧化环境的微生物的淘汰过程，减轻后续厌氧氨氧化菌富集培养过程中杂菌的影响与抑制作用。步骤S2对应的阶段有两方面的作用，一是继续淘汰不适合厌氧氨氧化环境的微生物，二是初步富集厌氧氨氧化菌。发明人经过反复研究发现步骤S2中选择较低浓度的氨氮、亚硝态氮，但采用略低的回流比和上升流速有利于实现上述目的。步骤S3对应的阶段是厌氧氨氧化菌富集培养及工艺启动的关键阶段，该阶段加入颗粒填料、采用低回流比，低上升流速，为厌氧氨氧化菌的富集生长提供更有利的条件，采用阶梯式升高进水中氨氮、亚硝态氮浓度的方式，减轻高基质浓度对厌氧氨氧化菌生长的抑制作用，并尽可能发挥高基质浓度对其生长的促进作用。步骤S4在厌氧氨氧化菌初步富集和附着的基础上，提升负荷，增大回流比和上升流速从而增加水力剪切作用，为颗粒污泥的快速形成创造条件。该方法总体上显著提高了厌氧氨氧化菌富集培养和厌氧氨氧化颗粒污泥床工艺的启动速度，通常可在3个月内表现出明显的厌氧氨氧化作用，4个月内形成运行稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥床，大幅节省工艺启动时间。实际应用中也可采用此方法在步骤S3先启动并稳定运行厌氧氨氧化工艺，之后再平稳转向厌氧氨氧化颗粒污泥床工艺，提升工艺处理能力。
本发明中，富集培养及厌氧氨氧化工艺启动过程中，不对系统进水做除氧预处理，更接近于实际应用条件，更有利于工艺启动后的稳定运行和推广应用。
厌氧氨氧化颗粒污泥床工艺系统中污泥量明显增加，大回流比运行可显著减轻进水中毒性或抑制物质的作用，抗冲击能力强，运行稳定，处理负荷高，结构紧凑，可减少设备投资与占地，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明EGSB反应器结构示意图；
其中，1三相分离器集气罩，2三相分离器溢流堰，3三相分离器出水口，4污水污泥回流口，5保湿夹套，6EGSB反应器，7pH、温度电极接口，8恒温水箱，9布水装置，10热水泵，11酸调节泵，12碱调节泵，13回流泵，14系统进水泵，15三相分离器。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。
本发明实施例中使用膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器为工艺启动装置，如图1所示，所述EGSB反应器为一长径比大于8的柱形反应器，所述柱形反应器(6)底部设有进水和布水装置(9)，柱形反应器(6)设有pH、温度电极接口(7)，实时监测反应器内的pH和温度，柱形反应器(6)外设有用于控温的夹套层(5)，夹套层(5)外覆黑色薄膜做遮光处理；柱形反应器(1)连接进水管、排水管、回流管道：夹套层(5)内经回流管道连接恒温水箱(8)，回流管道上设有热水泵(10)；模拟废水经蠕动泵(14)进入柱形反应器(6)的布水装置(9)，柱形反应器顶部设有变径三相分离器(15)；为保证泥水分离效果，以三相分离器截面积与EGSB反应器截面积之比不小2为优，三相分离器设有溢流堰(2)、出水口(3)、排气口(1)和污水污泥回流口(4)，出水口(3)高出回流口(4)一适当高度，污水污泥按一定回流比经回流泵(13)回流至反应器布水装置(9)，在所述柱形反应器(6)的入口管道处还设有酸调节泵(11)和碱调节泵(12)，以通过加入酸或碱来调节柱形反应器(6)的pH在设定的范围。
实施例1
步骤一：
取某生活污水处理厂中沉池池底污泥静置浓缩，弃除上清液，取底部浓缩污泥用预先配置好的无机盐溶液(NaCl：1000～1500mg/L，KH2PO4：10mg/L，CaCl2：50mg/L，MgSO4：300mg/L)淘洗4遍，每次淘洗后静置1.5小时弃除上清液，目的是尽可能去除无机杂质和污泥表面吸附的有机污染物。将淘洗浓缩后的污泥装入EGSB反应器，污泥量占反应器有效容积的1/2左右。
步骤二：
配制微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ：
微量元素营养液Ⅰ：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L；
配制模拟废水：NH4Cl：0.76g/L，NaNO2：0.99g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L，另每升模拟废水加微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ各1mL。
用蠕动泵将模拟废水经布水装置送入EGSB反应器，系统出水自三相分设器上部出口排出。调整泵流量使水力停留时间为5小时，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，以反应器内水流上升速度介于8m/h左右为条件选择适当的回流比，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，开始时系统出水氨氮较进水更高，至第5天出水氨氮低于进水氨氮时，转入步骤三。
步骤三：
调整进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L左右，调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，降低回流比使EGSB内水流上升速度为4m/h左右，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，初期系统出水与进水相比，氨氮有所降低、亚硝态氮有所升高，基本不具备脱氮能力，至第25天时系统总氮去除率达8.1％，转入步骤四。
步骤四：
系统停止进水，在EGSB反应器中加入大小介于40～60目之间的颗粒活性炭填料，填料加入前先用水充分润湿，填料体积占EGSB反应器有效容积的15％左右，恢复系统进水。调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，调整回流比使器内形成略膨胀的稳定污泥床。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，第59天时，当氨氮、亚硝态氮去除率分别为28％和20％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为130mg/L左右；第68天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到40％和29.5％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为160±10mg/L；第74天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到60％和50％，将系统进水氨氮浓度增加为200±10mg/L、亚硝态氮浓度增加至250±10mg/L并转入步骤五。
步骤五：
此时调整泵流量使水力停留时间为3.5小时左右，加大回流比使EGSB内水流上升速度大于8m/h，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，观察系统内厌氧氨氧化颗粒污泥性状，至第88天时，氨氮、亚硝态氮去除率高于90％，总氮去除率接近80％，可认为系统初步启动成功。此时系统内颗粒污泥偏棕色，大部分颗粒污泥粒径在1.0～1.5mm之间，试验继续进行，水力停留时间调为2.5小时左右，其它不变，至第107天左右时，出水氨氮低于5mg/L，亚硝态氮低于10mg/L，总氮去除率高于80％，厌氧氨氧化化颗粒污泥呈暗红色，颗粒大小无明显变化，表面较之前更为紧实。
实施例2
步骤一：
取某生活污水处理厂中沉池池底污泥静置浓缩，弃除上清液，取底部浓缩污泥用预先配置好的无机盐溶液(NaCl：1000～1500mg/L，KH2PO4：10mg/L，CaCl2：50mg/L，MgSO4：300mg/L)淘洗4遍，每次淘洗后静置1.5小时弃除上清液，目的是尽可能去除无机杂质和污泥表面吸附的有机污染物。将淘洗浓缩后的污泥装入EGSB反应器，污泥量占反应器有效容积的1/2左右。
步骤二：
配制微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ：
微量元素营养液Ⅰ：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L；
配制模拟废水：NH4Cl：0.76g/L，NaNO2：0.99g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L，另每升模拟废水加微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ各1mL。
用蠕动泵将模拟废水经布水装置送入EGSB反应器，系统出水自三相分设器上部出口排出。调整泵流量使水力停留时间为4小时，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，以反应器内水流上升速度介于9m/h左右为条件选择适当的回流比，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，开始时系统出水氨氮较进水更高，至第4天出水氨氮低于进水氨氮时，转入步骤三。
步骤三：
调整进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L左右，调整泵流量使水力停留时间为6小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，降低回流比使EGSB内水流上升速度为5m/h左右，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，初期系统出水与进水相比，氨氮有所降低、亚硝态氮有所升高，基本不具备脱氮能力，至第27天时系统总氮去除率达8.2％，转入步骤四。
步骤四：
系统停止进水，在EGSB反应器中加入大小介于40～60目之间的颗粒活性炭填料，填料加入前先用水充分润湿，填料体积占EGSB反应器有效容积的15％左右，恢复系统进水。调整泵流量使水力停留时间为6小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，调整回流比使器内形成略膨胀的稳定污泥床。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，第63天时，当氨氮、亚硝态氮去除率分别为28.5％和20％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为130mg/L左右；第74天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到42％和30％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为160±10mg/L；第81天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到60％和50％，将系统进水氨氮浓度增加为200±10mg/L、亚硝态氮浓度增加至250±10mg/L并转入步骤五。
步骤五：
此时调整泵流量使水力停留时间为4小时左右，加大回流比使EGSB内水流上升速度大于8m/h，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，观察系统内厌氧氨氧化颗粒污泥性状，至第95天时，氨氮、亚硝态氮去除率高于90％，总氮去除率接近80％，可认为系统初步启动成功。此时系统内颗粒污泥偏棕色，大部分颗粒污泥粒径在1.0～1.5mm之间，试验继续进行，水力停留时间调为2.5小时左右，其它不变，至第118天左右时，出水氨氮低于5mg/L，亚硝态氮低于10mg/L，总氮去除率高于80％，厌氧氨氧化化颗粒污泥呈暗红色，颗粒大小无明显变化，表面较之前更为紧实。
对比例1：
步骤一：
取某生活污水处理厂中沉池池底污泥静置浓缩，弃除上清液，取底部浓缩污泥用预先配置好的无机盐溶液(NaCl：1000～1500mg/L，KH2PO4：10mg/L，CaCl2：50mg/L，MgSO4：300mg/L)淘洗4遍，每次淘洗后静置1.5小时弃除上清液，目的是尽可能去除无机杂质和污泥表面吸附的有机污染物。将淘洗浓缩后的污泥装入UASB反应器，污泥量占反应器有效容积的1/2左右。
步骤二：
配制微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ：
微量元素营养液Ⅰ：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L。
配制模拟废水：NH4Cl：0.23g/L，NaNO2：0.30g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L，另每升模拟废水加微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ各1mL。
用蠕动泵将模拟废水经布水装置送入EGSB反应器，系统出水自三相分设器上部出口排出。调整泵流量使水力停留时间为5小时，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，以反应器内水流上升速度介于8m/h左右为条件选择适当的回流比，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，开始时系统出水氨氮较进水更高，至第16天出水氨氮低于进水氨氮时，转入步骤三。
步骤三：
调整进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L左右，调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，降低回流比使EGSB内水流上升速度为4m/h左右，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，初期系统出水与进水相比，氨氮有所降低、亚硝态氮有所升高，基本不具备脱氮能力，至第73天时系统总氮去除率达8.1％，转入步骤四。
步骤四：
系统停止进水，在EGSB反应器中加入大小介于40～60目之间的颗粒活性炭填料，填料加入前先用水充分润湿，填料体积占EGSB反应器有效容积的15％左右，恢复系统进水。调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，调整回流比使器内形成略膨胀的稳定污泥床。试验第189天时氨氮、亚硝态氮去除率高于90％，总氮去除率接近80％，厌氧氨氧化启动成功，系统内污泥偏棕色，大部分为絮状，只有较少粒径4mm左右的松散团状颗粒污泥。
对比例2：
步骤一：
取某生活污水处理厂中沉池池底污泥静置浓缩，弃除上清液，取底部浓缩污泥用预先配置好的无机盐溶液(NaCl：1000～1500mg/L，KH2PO4：10mg/L，CaCl2：50mg/L，MgSO4：300mg/L)淘洗4遍，每次淘洗后静置1.5小时弃除上清液，目的是尽可能去除无机杂质和污泥表面吸附的有机污染物。将淘洗浓缩后的污泥装入EGSB反应器，污泥量占反应器有效容积的1/2左右。
步骤二：
配制微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ：
微量元素营养液Ⅰ：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L；
配制模拟废水：NH4Cl：0.76g/L，NaNO2：0.99g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L，另每升模拟废水加微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ各1mL。
用蠕动泵将模拟废水经布水装置送入EGSB反应器，系统出水自三相分设器上部出口排出。调整泵流量使水力停留时间为5小时，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，以反应器内水流上升速度介于8m/h左右为条件选择适当的回流比，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，开始时系统出水氨氮较进水更高，至第5天出水氨氮低于进水氨氮时，转入步骤三。
步骤三：
调整进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L左右，调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，降低回流比使EGSB内水流上升速度为4m/h左右，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，初期系统出水与进水相比，氨氮有所降低、亚硝态氮有所升高，基本不具备脱氮能力，至第25天时系统总氮去除率达8.1％；第67天时，当氨氮、亚硝态氮去除率分别为28％和20％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为130mg/L左右；第85天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到40％和29.5％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为160±10mg/L；第99天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到60％和50％，转入步骤五。
步骤五：
系统进水氨氮浓度增加为200±10mg/L、亚硝态氮浓度增加为250±10mg/L并调整泵流量使水力停留时间为3.5小时左右，加大回流比使EGSB内水流上升速度大于8m/h，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，观察系统内厌氧氨氧化颗粒污泥性状。试验条件调整后，氨氮、亚硝态氮去除率出现明显下降，最低时氨氮和亚硝氮去除率均降至20～30％之间，至第118天时，氨氮和亚硝氮去除率总氮去除率恢复至试验条件调整前，至第156天时氨氮、亚硝态氮去除率达到90％，总氮去除率达80％，此时系统内颗粒污泥呈棕红色，有少部分粒径在0.8～1.2mm间的颗粒污泥。
对比例3：
步骤一：
取某生活污水处理厂中沉池池底污泥静置浓缩，弃除上清液，取底部浓缩污泥用预先配置好的无机盐溶液(NaCl：1000～1500mg/L，KH2PO4：10mg/L，CaCl2：50mg/L，MgSO4：300mg/L)淘洗4遍，每次淘洗后静置1.5小时弃除上清液，目的是尽可能去除无机杂质和污泥表面吸附的有机污染物。将淘洗浓缩后的污泥装入UASB反应器，污泥量占反应器有效容积的1/2左右。
步骤二：
配制微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ：
微量元素营养液Ⅰ：EDTA 5000mg/L，FeSO4 5000mg/L；
微量元素营养液Ⅱ：EDTA 5000mg/L，MnCl2·4H2O 990mg/L，ZnSO4·7H2O 430mg/L，CoCl2·6H2O 240mg/L，CuSO4·5H2O 250mg/L，NaMoO4·2H2O 220mg/L，NiCl2·6H2O190mg/L，NaSeO4·10H2O 210mg/L，H3BO4 14mg/L。
配制模拟废水：NH4Cl：0.23g/L，NaNO2：0.30g/L，NaHCO3 0.5g/L，KHCO3 0.7g/L，KH2PO4 10mg/L，CaCl2·2H2O 60mg/L，MgSO4·7H2O 200mg/L，另每升模拟废水加微量元素营养液Ⅰ和Ⅱ各1mL。
用蠕动泵将模拟废水经布水装置送入EGSB反应器，系统出水自三相分设器上部出口排出。调整泵流量使水力停留时间为5小时，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，以反应器内水流上升速度介于8m/h左右为条件选择适当的回流比，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，开始时系统出水氨氮较进水更高，至第16天出水氨氮低于进水氨氮时，转入步骤三。
步骤三：
调整进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为100mg/L左右，调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，降低回流比使EGSB内水流上升速度为4m/h左右，每天取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，初期系统出水与进水相比，氨氮有所降低、亚硝态氮有所升高，基本不具备脱氮能力，至第35天时系统总氮去除率达8.0％，转入步骤四。
步骤四：
系统停止进水，在EGSB反应器中加入大小介于40～60目之间的颗粒活性炭填料，填料加入前先用水充分润湿，填料体积占EGSB反应器有效容积的15％左右，恢复系统进水。调整泵流量使水力停留时间为7小时左右，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间，调整回流比使器内形成略膨胀的稳定污泥床。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，第70天时，当氨氮、亚硝态氮去除率分别为29％和21％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为130mg/L左右；第80天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到41.5％和30.5％，调整进水氨氮及亚硝态氮浓度为160±10mg/L；第87天时，氨氮、亚硝态氮去除率分别达到61％和52％，将系统进水氨氮浓度增加为200±10mg/L、亚硝态氮浓度增加至250±10mg/L并转入步骤五。
步骤五：
此时调整泵流量使水力停留时间为3.5小时左右，加大回流比使EGSB内水流上升速度大于8m/h，控制系统内部温度为33±2℃，pH为7.2～8.0之间。定期取样监测系统进出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮等指标，观察系统内厌氧氨氧化颗粒污泥性状，至第102天时，氨氮、亚硝态氮去除率高于90％，总氮去除率接近80％，可认为系统初步启动成功。此时系统内颗粒污泥偏棕色，大部分颗粒污泥粒径在1.0～1.5mm之间，试验继续进行，水力停留时间调为2.5小时左右，其它不变，至第120天左右时，出水氨氮低于5mg/L，亚硝态氮低于10mg/L，总氮去除率高于80％，厌氧氨氧化化颗粒污泥呈暗红色，颗粒大小无明显变化，表面较之前更为紧实。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (24)

1.一种厌氧氨氧化工艺的启动方法，包括依次进行的如下步骤：
步骤S1、提供EGSB反应器，向EGSB反应器中添加活性污泥，将污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第一模拟废水在第一处理条件下接触；
步骤S2、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第二模拟废水在第二处理条件下接触；
步骤S3、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第三模拟废水在第三处理条件下接触；
步骤S4、将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第四模拟废水在第四处理条件下接触；
其中，所述第一处理条件中的水力混合强度大于第二处理条件中的水力混合强度，第二处理条件中的水力混合强度大于第三处理条件中的水力混合强度；第三处理条件中的水力混合强度小于第四处理条件中的水力混合强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1至步骤S4中，接触的温度为31-35℃，和/或，接触的pH为7.2-8.0。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S1至步骤S4中，所述水力混合强度通过水力停留时间和/或EGSB反应器内水流上升速度调节。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮的浓度大于第二模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度；所述第二模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度与第三模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度相同，第三模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度小于第四模拟废水中初始氨氮和/或亚硝态氮浓度。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一模拟废水中初始氨氮浓度为150-400mg/L，和/或，亚硝态氮的浓度为150-400mg/L；第二模拟废水中初始氨氮浓度为80-120mg/L，和/或，亚硝态氮浓度分别为80-120mg/L；第四模拟废水中初始氨氮浓度为200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为250±20mg/L。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S3之间还包括步骤M，向EGSB反应器添加填料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述填料占EGSB反应器容积的5％-15％。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述填料在加入到EGSB反应器之前先用水充分润湿。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述填料为颗粒填料，粒度为40-80目。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述填料的密度为1.5-2.0g/cm3。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，将活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第一模拟废水在第一处理条件下接触至EGSB反应器的出水氨氮浓度低于第一模拟废水中初始氨氮浓度。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一处理条件的水力停留时间为4-6小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为7-9m/h。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第二模拟废水在第二处理条件下接触至总氮去除率达到5-10％。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第二处理条件的水力停留时间为6-8小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为3-5m/h。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第三模拟废水在第三处理条件下接触至氨氮、亚硝态氮去除率达到20％以上。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第三处理条件的水力停留时间为6-8小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度为1-2m/h。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，将所述活性污泥与含氨氮和/或亚硝态氮的第四模拟废水在第四处理条件下接触进行至氨氮、亚硝态氮去除率达到90％以上，总氮去除率达到80％以上。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第四处理条件的水力停留时间为2-4小时，和/或，EGSB反应器内水流上升速度大于8m/h。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S3之后，逐步增大模拟废水中的氨氮浓度至200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为250±20mg/L。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S3之后，梯度增大进水中的氨氮浓度至200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度为250±20mg/L。
21.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S3之后，当氨氮和/或亚硝态氮去除率达到50％以上时调整进水中氨氮浓度至200±20mg/L，和/或，亚硝态氮浓度250±10mg/L。
22.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活性污泥在加入到EGSB反应器之前经无机盐溶液清洗。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述活性污泥在加入到EGSB反应器之前清洗3-5遍。
24.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活性污泥的添加量为EGSB反应器容积的2/5-3/5。
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常温下厌氧氨氧化反应器的启动及运行实验;张彦江;《化工管理》;20180430(第10期);第123-125页 *

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