CN112390361B - 羟胺与亚铁离子强化生活污水pna一体化sbbr深度脱氮的方法 - Google Patents
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Abstract
羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,属于污水处理领域。系统包括进水水箱、SBBR反应器和出水水箱。SBBR反应器采用聚丙烯塑料环填料,填充率约为20%。SBBR反应器底部设有微孔曝气盘,曝气泵连接气体转子流量计控制系统进气量。生活污水经蠕动泵进入SBBR反应器,好氧曝气阶段投加羟胺可有效抑制NOB,快速实现并稳定维持城市生活污水短程硝化现象,缺氧搅拌阶段投加亚铁离子将促进系统中Anammox菌富集,提高其活性。系统内与Anammox菌竞争亚硝基质的NOB将受到进一步的抑制,起到主要脱氮作用的AOB、Anammox处于高活性状态,从而保证PNA一体化SBBR系统的稳定运行。本发明结构简单,可操作性强,节能降耗,无需外加碳源。
Description
技术领域
本发明所涉及的羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,属于污水生物处理技术领域,适用于低碳氮比城市生活污水的脱氮处理。
背景技术
生活污水中氮的过量排放是导致水体缺氧、破坏水体生态环境以及富营养化的重要原因之一。传统硝化反硝化脱氮工艺需要外加碳源及消耗大量的氧气,对于低碳氮比的生活污水,不但处理成本高,还会导致污泥产量增多。采用PNA一体化SBBR工艺对低碳氮比生活污水进行脱氮处理为更适方案。
PNA一体化技术由于其低曝气能耗、节省碳源、经济高效等优点,近年来成为行业研究热点之一。相比于两段式PNA工艺,PNA一体化工艺操作更加便捷,应用更加广泛。由于絮体污泥容易流失,厌氧氨氧化菌生长速率缓慢,以填料作为载体截留住相应微生物种群能够使PNA作用得以稳定维持,因此PNA一体化SBBR工艺对于PNA技术的应用是一种适合的选择。
全程硝化污泥经AOA运行模式可成功启动PNA一体化生物膜脱氮工艺,实现PNA一体化SBBR工艺的瓶颈是短程硝化的实现、稳定维持以及厌氧氨氧化菌的富集。PNA一体化系统中的NOB与AOB竞争溶解氧,同时与Anammox菌竞争亚硝态氮。因此只有成功抑制住NOB活性,才能实现生活污水的PNA一体化SBBR系统的稳定运行。
投加羟胺可有效抑制与淘洗NOB,使AOB成为占主导地位的硝化菌,快速启动城市生活污水的短程硝化。
厌氧氨氧化菌的倍增时间较长,导致其启动周期较长,因此提高厌氧氨氧化细菌活性,缩短厌氧氨氧化反应器的启动周期以及维持其稳定运行,是亟待解决的问题。
厌氧氨氧化生理生化作用的进行,依赖于多种含铁蛋白的参与,因此亚铁离子被广泛应用于厌氧氨氧化污泥的培养,其作为厌氧氨氧化菌生长的必要元素,可促进厌氧氨氧化反应,提高厌氧氨氧化反应器脱氮性能。
发明内容
本发明主要提供羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,SBBR反应器中投加的羟胺与亚铁离子,将提高SBBR反应器内AOB、Anammox菌活性,使该系统运行更加稳定,提高脱氮效果。该工艺反应装置简单,运行方式灵活,适用于低碳氮比城市生活污水的脱氮处理。
羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮系统,其装置由生活污水进水箱(1)、SBBR反应器(3)、出水箱(4)三部分组成:生活污水通过蠕动泵(2)与进水口(10)的控制进入SBBR反应器(3),反应器设置有曝气泵(5)、曝气盘(7)、气体流量计(6)、搅拌器(8)、填料及填料支架(9)、DO探头(14)、pH探头(15)、WTW主机(16)、排泥口(13);其中填料支架(9)上填充有聚丙烯塑料环填料,反应器出水经过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)首先在SBBR反应器(3)中投放污泥质量浓度为2500mg/L~3500mg/L的全程硝化污泥和持留Anammox菌污泥质量浓度为1500mg/L~2500mg/L的聚丙烯塑料环填料,填料填充比为15%-25%。
2)启动阶段,为减弱进水中有机物对Anammox菌的不利影响,向进水箱(1)中加入稀释比为50%的生活污水,经蠕动泵(2)进入SBBR反应器。
3)SBBR反应器采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对生活污水进行处理,进水完成后打开搅拌器(8)厌氧搅拌90min~150min,系统中微生物将利用进水的一部分有机碳源合成内碳源储存至细胞中,既可减弱有机物对Anammox菌的抑制,后续缺氧段亦可利用储存的内碳源进行反硝化,去除好氧段硝化过程及缺氧段厌氧氨氧化过程中产生的硝态氮。厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性。通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,进行低氧曝气,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,利于缺氧段厌氧氨氧化反应的进行。过程中填料将由内而外形成一个厌氧/缺氧/好氧的微环境。悬浮污泥及填料外侧附着的AOB会将进水中氨氮氧化成亚硝态氮,填料内部的Anammox菌利用生成的亚硝态氮与进水中氨氮发生厌氧氨氧化反应,曝气时间为240~420min。
4)曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行。搅拌器转速控制在60r/min-80r/min,避免转速太快把空气带入水中,破坏厌/缺氧环境。所有反应结束后,静置沉淀30min~50min,进行泥水分离。将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
5)若好氧末实现亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5、缺氧末水质达标,即可认为生活污水PNA一体化SBBR反应器启动成功。后续生活污水可直接进入SBBR反应器,采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对其进行处理。厌氧搅拌90min~150min,系统中微生物将利用进水的一部分有机碳源合成内碳源用于缺氧段反硝化,去除好氧段硝化过程及缺氧段厌氧氨氧化过程中产生的硝态氮。厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性。通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,进行低氧曝气,曝气时间为240~420min,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,利于缺氧段厌氧氨氧化反应的进行。曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行。搅拌器转速控制在60r/min-80r/min,避免转速太快把空气带入水中,破坏厌/缺氧环境。所有反应结束后,静置沉淀30min~50min,进行泥水分离。将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
综上,本发明提供的羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,通过向SBBR反应器中投加羟胺,可有效抑制硝化过程中NOB活性,促进AOB活性,快速启动并维持短程硝化效果,亚铁离子的投加可为SBBR反应器中的Anammox菌提供生长必要元素,加快其富集速率,提高其活性,抑制与其竞争亚硝基质的NOB,从而提高反应器的脱氮运行效果。
本发明羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的方法,与现有工艺相比具有以下优势:
(1)PNA一体化SBBR反应器装置简单,可控性好,易于操作。
(2)PNA一体化工艺可节省碳源、节约曝气能耗且无需排泥,从而降低污水脱氮处理的运行费用。
(3)聚丙烯塑料环填料可使不同需氧程度的微生物种群繁殖生长,在生物膜上形成稳定的好氧、缺氧、厌氧微环境,这将有利于AOB、Anammox菌等微生物的协调共生,保证反应器的稳定运行。
(4)SBBR反应器中添加羟胺,可有效抑制NOB活性,快速启动城市生活污水短程硝化,实现亚硝积累并有效强化短程硝化的长期稳定运行。
(5)SBBR反应器中添加亚铁离子,可促进Anammox菌富集,提高其活性,解决Anammox菌生长速率缓慢的问题。同时系统中NOB与Anammox菌竞争亚硝的能力会被进一步抑制,因此PNA一体化SBBR系统的运行会更加稳定,脱氮效果会随之提升。
附图说明
图1为羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的装置结构示意图。
图1中:1-生活污水进水箱;2-蠕动泵;3-SBBR反应器;4-出水箱;5-曝气泵;6-气体流量计;7-曝气盘;8-搅拌器;9-填料及填料支架;10-进水口;11-排水口;12-电动排水阀;13-排泥口;14-DO探头;15-pH探头;16-WTW主机。
图2为羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮的运行方法示意图。
具体实施方式
1)首先在SBBR反应器(3)中投放污泥质量浓度为2500mg/L~3500mg/L的全程硝化污泥和持留Anammox菌污泥质量浓度为1500mg/L~2500mg/L的聚丙烯塑料环填料,填料填充比为15%-25%。
2)启动阶段,为减弱进水中有机物对Anammox菌的不利影响,向进水箱(1)中加入稀释比为50%的生活污水,经蠕动泵(2)进入SBBR反应器。
3)SBBR反应器采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对生活污水进行处理,进水完成后打开搅拌器(8)厌氧搅拌90min~150min,系统中微生物将利用进水的一部分有机碳源合成内碳源储存至细胞中,既可减弱有机物对Anammox菌的抑制,后续缺氧段亦可利用储存的内碳源进行反硝化,去除好氧段硝化过程及缺氧段厌氧氨氧化过程中产生的硝态氮。厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性。通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,进行低氧曝气,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,利于缺氧段厌氧氨氧化反应的进行。过程中填料将由内而外形成一个厌氧/缺氧/好氧的微环境。悬浮污泥及填料外侧附着的AOB会将进水中氨氮氧化成亚硝态氮,填料内部的Anammox菌利用生成的亚硝态氮与进水中氨氮发生厌氧氨氧化反应,曝气时间为240~420min。
4)曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行。搅拌器转速控制在60r/min-80r/min,避免转速太快把空气带入水中,破坏厌/缺氧环境。所有反应结束后,静置沉淀30min~50min,进行泥水分离。将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
5)若好氧末实现亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5、缺氧末水质达标,即可认为生活污水PNA一体化SBBR反应器启动成功。后续生活污水可直接进入SBBR反应器,采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对其进行处理。厌氧搅拌90min~150min,系统中微生物将利用进水的一部分有机碳源合成内碳源用于缺氧段反硝化,去除好氧段硝化过程及缺氧段厌氧氨氧化过程中产生的硝态氮。厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性。通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,进行低氧曝气,曝气时间为240~420min,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,利于缺氧段厌氧氨氧化反应的进行。曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行。搅拌器转速控制在60r/min-80r/min,避免转速太快把空气带入水中,破坏厌/缺氧环境。所有反应结束后,静置沉淀30min~50min,进行泥水分离。将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
Claims (1)
1.羟胺与亚铁离子强化生活污水PNA一体化SBBR深度脱氮方法,该方法所用系统包括:生活污水进水箱(1)、SBBR反应器(3)、出水箱(4)三部分;生活污水通过蠕动泵(2)与进水口(10)的控制进入SBBR反应器(3),SBBR反应器设置有曝气泵(5)、曝气盘(7)、气体流量计(6)、搅拌器(8)、填料、填料支架(9)DO探头(14)、pH探头(15)、WTW主机(16)、排泥口(13);其中填料支架(9)上填充有聚丙烯塑料环填料,SBBR反应器出水经过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水;
其特征在于,包括以下步骤:
1)首先在SBBR反应器(3)中投放污泥质量浓度为2500mg/L~3500mg/L的全程硝化污泥和持留Anammox菌污泥质量浓度为1500mg/L~2500mg/L的聚丙烯塑料环填料,填料填充比为15%-25%;
2)启动阶段,为减弱进水中有机物对Anammox菌的不利影响,向进水箱(1)中加入稀释比为50%的生活污水,经蠕动泵(2)进入SBBR反应器;
3)SBBR反应器采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对生活污水进行处理,进水完成后打开搅拌器(8)厌氧搅拌90min~150min,厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性;通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,悬浮污泥及填料外侧附着的AOB会将进水中氨氮氧化成亚硝态氮,填料内部的Anammox菌利用生成的亚硝态氮与进水中氨氮发生厌氧氨氧化反应,曝气时间为240~420min;
4)曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其在SBBR反应器内质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行;搅拌器转速控制在60r/min-80 r/min,缺氧搅拌后静置沉淀30min~50min,进行泥水分离;将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水;
5)若好氧末实现亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5、缺氧末水质达标,即可认为生活污水PNA一体化SBBR反应器启动成功;后续生活污水可直接进入SBBR反应器,采用厌氧/好氧/缺氧运行模式对其进行处理;厌氧搅拌90min~150min,厌氧搅拌结束后,打开曝气泵(5),同时投加羟胺,使SBBR反应器内质量浓度为3~5mg/L,从而抑制硝化过程中NOB的活性;通过调节气体转子流量计使DO浓度在0.4mg/L-1mg/L,曝气时间为240~420min,控制好氧末亚硝与氨氮质量浓度比值在1.1~1.5,曝气结束后,缺氧搅拌120min~300min,此阶段向SBBR反应器内投加亚铁离子,使其质量浓度为4~6mg/L,促进厌氧氨氧化反应的进行;搅拌器转速控制在60r/min-80 r/min,缺氧搅拌后静置沉淀30min~50min,进行泥水分离;将50%的上清液通过排水口(11)与电动排水阀(12)的控制向出水箱(4)排水。
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