CN110803766B - 一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺 - Google Patents

一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺，属于污水处理技术领域。本发明针对同步硝化反硝化工艺中的两类功能微生物对生物膜载体性能的不同需求，分别采用硝化、反硝化两类功能型生物填料作为功能微生物生长的媒介。其中硝化功能型填料更有利于硝化微生物的快速富集和生长，反硝化功能型填料更有利于反硝化微生物的快速富集和生长。在低溶解氧条件下，两类载体协同作用，共同加速生物膜的形成，优化系统中的功能微生物群落结构，提高系统的生物多样性，进而实现稳定的同步硝化反硝化脱氮效果，使出水氨氮和总氮能够满足达标排放的要求。

Description

一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反 硝化工艺
技术领域
本发明涉及一种基于硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体(填料)联用的同步硝化反硝化工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着人口数量的增多及城镇化进程加快，生活污水中含氮污染物的排放导致了各种形式的氮素污染，加剧了水体富营养化的程度，因此需要对污水中的氮素进行有效去除，以实现污水的达标排放。为了加强污水中含氮污染物的去除效果，高效稳定的生物脱氮技术的研究成为人们关注并讨论的热点。
传统生物脱氮工艺为有机氮先被氨化菌转化成氨氮，然后氨氮被氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)转化为亚硝酸盐和硝酸盐，最后(亚)硝态氮在反硝化菌的作用下被转化为氮气，从而完成整个脱氮过程。由于生物的硝化反应为好氧反应，而反硝化在缺氧或厌氧环境下进行，所以硝化和反硝化需要在两个单独的反应器中，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一反应器中进行。此外，该工艺往往需要外加碳源或碱度、酸度物质保证反应条件的稳定，以达到处理效果。随着污水生物脱氮理论研究的深入和脱氮技术的发展，人们发现在同一个反应器中依旧可以实现良好的脱氮效果，总结出了同步硝化反硝化(SND)的生物脱氮机理，为污水脱氮技术的开发和发展奠定了理论基础。
对于SND过程的解释，普遍被接受的是微观环境理论，该理论认为在生物脱氮过程中，由于氧气在活性污泥及生物膜内部传递的过程中会受到传质阻力的影响，使得氧传质效率不同，从而氧浓度分布不均，所以微观上形成了溶解氧梯度，在污泥絮体或颗粒足够大或生物膜足够厚的情况下，表面为好氧环境，而内部即形成缺氧甚至厌氧环境，从而实现SND。目前，大多数SND存在于适当的颗粒污泥系统或者生物膜反应器中。而移动床生物膜工艺(MBBR)以及生物膜与活性污泥复合工艺(IFFAS)工艺耦合了活性污泥法和生物膜法的优点，并克服了二者的弊端，有望实现更为高效稳定的SND。在该工艺中，载体的性能对SND的运行效果起着重要作用。然而，传统悬浮载体通常存在缺乏富集功能细菌的功能性设计的弊端，制约了SND效果的进一步提高。基于此，本发明的目的是将硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体(填料)联用于MBBR以及IFFAS工艺中，在两类载体(填料)的协同作用下，同时富集硝化菌和反硝化菌，共同加速生物膜的形成，优化系统中的功能微生物群落结构，进而强化同步硝化反硝化效果，使出水氨氮和总氮能够满足达标排放的要求。
发明内容
本发明的目的在于，针对MBBR/IFFAS工艺存在的问题，旨在发展一种基于硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体(填料)联用的同步硝化反硝化工艺。
本发明的技术方案：
一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺，包括以下步骤：
(1)向MBBR/IFFAS反应器中投加硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体，硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体包括改性功能料和高密度聚乙烯基料两部分；改性功能料包括两部分，第一部分是铁粉，第二部分是天然斜发沸石和三氧化二铁；
天然斜发沸石和三氧化二铁的质量比不超过2；
铁粉与高密度聚乙烯基料的质量比不超过5％；
天然斜发沸石和三氧化二铁的总质量与高密度聚乙烯基料的质量比不超过5％；
改性功能料和高密度聚乙烯基料按照上述比例通过共混和螺杆挤出工艺制备成硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体；硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体的投加量不超过MBBR/IFFAS反应器有效容积的50％；
硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体中，还添加聚季铵盐-10(PQAS-10)和硅藻土，聚季铵盐-10(PQAS-10)和硅藻土的总质量为硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体质量的1～3％；
(2)接种污泥于MBBR或IFFAS反应器内，进行挂膜启动；接种污泥取自污水处理厂活性污泥，接种后污泥浓度保持在2500mg/L以上；
(3)挂膜启动结束后，MBBR或IFFAS反应器采用连续流或间歇流进水方式运行；
(4)MBBR/IFFAS反应器内设有曝气装置，以使反应器中“污水-硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体-活性污泥-氧气”充分混合接触，并通过调节曝气量来控制所需的溶解氧DO浓度不超过1mg/L；
(5)若采用MBBR工艺，则不设置污泥回流装置；若采用IFFAS工艺，则设置污泥回流装置，将污泥回流至生化反应池，污泥回流比不低于90％。
本发明的有益效果：
(1)投加的硝化功能型悬浮载体中包含天然斜发沸石和三氧化二铁，有利于改善硝化菌群在硝化功能型悬浮载体上的富集效果，提高硝化菌群的丰度，从而有效提高系统的硝化性能。
(2)投加的反硝化功能型悬浮载体中包含铁粉，有利于改善反硝化菌群在反硝化功能型悬浮载体上的富集效果，提高反硝化菌群的丰度，从而有效提高系统的反硝化性能。
(3)投加的硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体由于生物亲和性的改善，加速了微生物附着生长速度，提高了系统的微生物多样性。
附图说明
图1是本发明的反应装置结构示意图。
图中：1污水；2水泵；3搅拌器；4曝气装置；5流量计；6进水；7出水。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1：
图1为本实施例的反应装置结构示意图。
1)向MBBR反应器内投加硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体，硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体的投加量为反应器有效容积的30％；
2)采用市政污水处理厂二沉池的污泥来启动MBBR反应器，接种后反应器内污泥浓度为5000mg/L，采用间歇式排泥法进行挂膜；
3)反应器采用连续流式进水方式，控制进水流量从而调节水力停留时间为8小时；反应器底部放置曝气盘，连接外部的曝气装置，以保证硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体的充分流化和均匀分布，并通过转子流量计调节曝气量进而控制所需的溶解氧(DO)浓度(0.6～1.0mg/L)；
4)反应器内污泥浓度为2700mg/L。当进水水质COD浓度为200mg/L，NH4 +-N浓度为40mg/L时，出水NH4 +-N浓度可低至1.2mg/L，NH4 +-N去除率可达95％，较投加普通载体的反应器提高了5％以上；出水TN浓度可低至10mg/L，TN去除率可达77.6％，较投加普通载体的反应器提高了14％以上。
实施例2：
1)采用市政污水处理厂二沉池的污泥来启动MBBR反应器，接种后反应器内污泥浓度为5000mg/L，采用间歇式排泥法进行挂膜；
2)反应器采用连续流式进水方式，控制进水流量从而调节水力停留时间为8小时；反应器底部放置曝气盘，连接外部的曝气装置，以保证硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体的充分流化和均匀分布，并通过转子流量计调节曝气量进而控制所需的溶解氧浓度为0.6～1.0mg/L；
3)反应器内污泥浓度为2700mg/L；
4)进水取校园生活区的进水水质浓度波动很大的实际生活污水，污染物浓度分别为：COD浓度60～220mg/L，NH4 +-N浓度为43～77mg/L。25天后出水NH4 +-N浓度可低至5.0mg/L以下，NH4 +-N去除率可达93.3％，较投加普通载体的反应器提高了6.7％以上；出水TN可低至15mg/L，TN去除率可达66.6％，较投加普通载体的反应器提高了9.4％以上。

Claims (2)

1.一种硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）向MBBR或IFFAS反应器中投加硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体，硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体均包括改性功能料和高密度聚乙烯基料两部分；反硝化功能型悬浮载体的改性功能料是铁粉，硝化功能型的改性功能料是天然斜发沸石和三氧化二铁；
天然斜发沸石和三氧化二铁的质量比不超过2；
铁粉与高密度聚乙烯基料的质量比不超过5%；
天然斜发沸石和三氧化二铁的总质量与高密度聚乙烯基料的质量比不超过5%；
改性功能料和高密度聚乙烯基料按照上述比例通过共混和螺杆挤出工艺制备成硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体；硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体的投加量不超过MBBR或IFFAS反应器有效容积的50%；
（2）接种污泥于MBBR或IFFAS反应器内，进行挂膜启动；接种污泥取自污水处理厂活性污泥，接种后污泥浓度保持在2500 mg/L以上；
（3）挂膜启动结束后，MBBR或IFFAS反应器采用连续流或间歇流进水方式运行；
（4）MBBR或IFFAS反应器内设有曝气装置，以使反应器中“污水-硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体-活性污泥-氧气”充分混合接触，并通过调节曝气量来控制所需的溶解氧DO浓度不超过1 mg/L；
（5）若采用MBBR工艺，则不设置污泥回流装置；若采用IFFAS工艺，则设置污泥回流装置，将污泥回流至生化反应池，污泥回流比不低于90%。
2.根据权利要求1所述的硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体联用的同步硝化反硝化工艺，其特征在于，硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体中，还添加聚季铵盐-10和硅藻土，聚季铵盐-10和硅藻土的总质量为硝化功能型与反硝化功能型悬浮载体质量的1~3%。
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