CN112811582A - 一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化sbr装置及改良工艺 - Google Patents

一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化sbr装置及改良工艺 Download PDF

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Abstract

本发明一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置及改良工艺，采用传统SBR工艺，利用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌对DO亲和力不同的特征，采取低氧运行策略，同时结合联氨抑制剂对两类细菌的选择性抑制作用，实现对氨氧化菌的富集和对亚硝酸盐氧化菌的淘洗，启动亚硝化工艺，以氨氧化率、亚硝酸盐积累率和污泥浓度等作为考察指标，对比了投加联氨改良工艺与传统氯酸钾工艺的短程硝化促进能力。并通过调整，实现了完全亚硝化向半亚硝化的转型，出水中NO2 ‑‑N:NH4 +‑N为1.07，满足厌氧氨氧化工艺进水要求。本发明便于批量生产，净化效率高，抑制剂来源天然无污染，性能稳定，易于推广应用。

Description

一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置及改良工艺
技术领域
本发明涉及亚硝化SBR反应器促进短程硝化技术领域，特别涉及一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置及改良工艺。
背景技术
随着人口增长及工农业的不断发展，过量的氮素被排放到水体中，造成环境污染日益加重。水体中的过量氮素易引发藻类过度地生长，造成水体富营养化、赤潮等现象，毒害水体生物，部分氮化合物具有致癌、致畸和致变作用，严重威胁人类健康。亚硝化工艺是新型生物脱氮工艺的核心技术，但目该工艺仍存在一些不足之处，亚硝化工艺启动需要同时控制多种运行参数，增加工艺操控的难度，亚硝酸盐氧化菌淘洗时间长，容易再次增殖使亚硝化系统不稳定甚至崩溃；因此，从经济、简便、易行的角度出发，采用添加抑制剂的方法，利用其对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌产生的差别抑制特性，抑制亚硝酸氧化菌的活性甚至将其彻底从系统内淘洗出去。目前，传统工艺普遍选用氯酸钾作为抑制剂，但氯酸钾分解后的产物为亚氯酸盐或者氯离子，不能被生物分解，可能会残留在出水中，对后续的组合工艺产生影响。联氨是Anammox菌利用基质氨氮和亚硝态氮进行代谢的中间产物，是一种天然代谢产物，使用联氨作为NOB选择性抑制剂不会对其产生任何不利影响。若能够将联氨用作氯酸钾抑制剂的替代品，则在达到富集亚硝态氮目的的同时，还不会影响到整体工艺的运行与污染无残留问题，具有很好的应用前景。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置及改良工艺；具体技术方案如下：
一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，包括进出水反应罐、曝气及搅拌装置、温度和pH调节装置；
所述的进出水反应罐由进水箱、出水桶、蠕动泵、主体反应器组成；
所述主体反应器分为内外两层，内层为微生物反应层，外层为保温层；
所述蠕动泵进水端口与进水箱连接，蠕动泵出水端口连接到主体反应器内层上部，出水桶与主体反应器内层下部相连。
所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，其优选方案为所述曝气及搅拌装置由曝气调节部分与搅拌调节部分组成；
所述曝气调节部分由薄膜曝气头、曝气泵、气体流量计组成；
所述薄膜曝气头设置在主体反应器底部，气体流量计两头与薄膜曝气头和曝气泵相连；
所述搅拌调节部分由电动马达和调速器组成；
所述电动马达设置在主体反应器顶部并连接着搅拌桨，通过调速器控制电动马达转速。
所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，其优选方案为所述温度与pH调节装置由温度调节装置与pH调节装置组成；
所述温度调节装置由水浴锅与蠕动泵组成；
所述蠕动泵进水端口连接到水浴锅，蠕动泵出水端口连接到主体反应器外层下部，主体反应器外层上部与水浴锅相连；
所述pH调节装置由碱液、pH计、pH探头、蠕动泵组成；
所述蠕动泵进水端口连接碱液，蠕动泵出水端口连接反应器内层，并由pH计控制碱液的流入，pH探头插入反应器内层并随时反馈反应器内层的酸碱度。
所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR改良工艺，亚硝化SBR反应器的启动方法主要分为反应器种泥的接种与活性污泥亚硝化启动与运行两个部分，其中反应器种泥的接种方法为：选取来自污水处理厂二沉池排出的好氧活性污泥进行淘洗，去掉上层漂浮物和下层大块沉积物，闷曝24h，利用内源呼吸作用去除残留有机物，静置去除上清液后沉淀接种至反应器，同时调控曝气及搅拌装置和温度调节装置，将DO控制在0.5mg/L以内，温度控制在30±1℃，将一个水力停留时间周期内的曝气时长设定为8小时，每日运行两个周期；
所述的活性污泥亚硝化启动与运行主要分为以下三个主要阶段：
阶段Ⅰ，污泥氨氧化活性恢复期(第1-14天)：在进水中加入 C/N＝4:1低碳氮比的污水，恢复污泥的硝化活性，还原污泥原始生存环境。
阶段Ⅱ，异养菌抑制期(第15-41天)：停止向反应器内添加有机碳源，控制进水氨氮浓度在140-150mg/L范围，硝化细菌活性在此阶段得到恢复，反应器的硝化性能得到提高。
阶段Ⅲ，亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑制期(第42天以后)：使用联氨作为NOB抑制剂，保持与前一阶段相同的进水条件，在进水中投加一定浓度的联氨，采取间歇投加的方式，加两天停一天，继续强化活性污泥的亚硝化能力。
本发明的有益效果：本发明针对亚硝化工艺的关键问题，采用传统SBR工艺，利用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌对DO亲和力不同的特征，采取低氧运行策略，同时结合联氨抑制剂对两类细菌的选择性抑制作用，实现对氨氧化菌的富集和对亚硝酸盐氧化菌的淘洗，启动亚硝化工艺，以氨氧化率、亚硝酸盐积累率和污泥浓度等作为考察指标，对比了投加联氨改良工艺与传统氯酸钾工艺的短程硝化促进能力。并通过调整，实现了完全亚硝化向半亚硝化的转型，出水中 NO2 --N:NH4 +-N为1.07，满足厌氧氨氧化工艺进水要求。使用联氨作为亚硝化启动和稳定运行的化学抑制剂其综合效果优于传统抑制剂氯酸钾。本发明便于批量生产，净化效率高，抑制剂来源天然无污染，性能稳定，易于推广应用。
附图说明
图1为本SBR反应器的结构示意图；
图2为两种抑制剂对氨氮的去除效果；
图3为两种抑制剂对亚硝酸盐的积累效果；
图4为两种抑制剂对污泥浓度的影响。
图中：1、进水箱2、蠕动泵3、主体反应器4、电动马达5、调速器6、恒温水浴锅7、出水桶8、薄膜曝气头9、pH计10、碱液11、 pH探头12、曝气泵13、气体流量计。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图对发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主体范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
如图1-4所示，本发明目的是提供一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，包括进出水反应罐、曝气及搅拌装置、温度与pH 调节装置组成；
所述的进出水反应罐由进水箱1、出水桶7、蠕动泵2、主体反应器3组成，主体反应器分为内外两层，内层为微生物反应层，外层为保温层；
所述的蠕动泵2进水端口与进水箱连接，蠕动泵出水端口连接到主体反应器3内层上部，出水桶7与主体反应器3内层下部相连。
所述的曝气及搅拌装置主要由曝气调节部分与搅拌调节部分组成，曝气调节部分主要由薄膜曝气头8、曝气泵12、气体流量计13 组成，薄膜曝气头8设置在主体反应器3底部，气体流量计13两头与薄膜曝气头8和曝气泵8相连；
所述的搅拌调节部分主要由电动马达4和调速器5组成，电动马达4设置在主体反应器3顶部并连接着搅拌桨，通过调速器5控制电动马达4转速。
所述的温度与pH调节装置主要由温度调节装置与pH调节装置组成，温度调节装置由水浴锅6与蠕动泵2组成，蠕动泵2进水端口连接到水浴锅6，蠕动泵2出水端口连接到主体反应器3外层下部，主体反应器3外层上部与水浴锅6相连；
所述的pH调节装置主要由碱液10、pH计9、pH探头11、蠕动泵2组成，蠕动泵2进水端口连接碱液10，蠕动泵2出水端口连接主体反应器3内层，并由pH计9控制碱液10的流入，pH探头11插入主体反应器3内层，并随时反馈主体反应器3内层的酸碱度。
亚硝化SBR反应器的启动方法主要分为反应器种泥的接种与活性污泥亚硝化启动与运行两个部分，其中反应器种泥的接种方法为：选取来自污水处理厂二沉池排出的好氧活性污泥进行淘洗，去掉上层漂浮物和下层大块沉积物，闷曝24h，利用内源呼吸作用去除残留有机物，静置去除上清液后沉淀接种至反应器，同时调控曝气及搅拌装置和温度调节装置，将DO控制在0.5mg/L以内，温度控制在30±1℃，将一个水力停留时间周期内的曝气时长设定为8小时，每日运行两个周期；
所述的活性污泥亚硝化启动与运行主要分为以下三个主要阶段：
阶段Ⅰ，污泥氨氧化活性恢复期(第1-14天)：在进水中加入 C/N＝4:1低碳氮比的污水，恢复污泥的硝化活性，还原污泥原始生存环境。
阶段Ⅱ，异养菌抑制期(第15-41天)：停止向反应器内添加有机碳源，控制进水氨氮浓度在140-150mg/L范围，硝化细菌活性在此阶段得到恢复，反应器的硝化性能得到提高。
阶段Ⅲ，亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑制期(第42天以后)：使用联氨作为NOB抑制剂，保持与前一阶段相同的进水条件，在进水中投加一定浓度的联氨，采取间歇投加的方式，加两天停一天，继续强化活性污泥的亚硝化能力。
实施例1
本实施例中投加联氨的亚硝化SBR改良工艺的氨氮去除率如图2 所示，在15天的运行过程中，联氨组的氨氮去除率稳定在98％-99％。
本实施例中投加联氨的亚硝化SBR改良工艺的亚硝酸盐积累率如图3所示，在15天的运行过程中，联氨组的最高亚硝酸盐积累率可达到92.26％，平均亚硝酸盐积累率为86.08％。
本实施例中投加联氨的亚硝化SBR改良工艺的污泥浓度变化如图4所示，在15天的运行过程中，虽然污泥生长受到一定程度的限制，但不会对系统产生不利影响。
对比例1
本对比例与实施例1中均采用相同的水质及处理工艺。与实施例 1不同的是，该反应器采用加入传统抑制剂氯酸钾，其他条件如温度、 pH、反应周期、时间等与改良工艺条件相同。
加入传统抑制剂氯酸钾工艺，处理后的氨氮去除率如图2所示，在15天的运行过程中，氯酸钾组的平均氨氮去除率为92.93％，明显低于联氨组。
加入传统抑制剂氯酸钾工艺，处理后的亚硝酸盐积累率如图3所示，在15天的运行过程中，氯酸钾组的最高亚硝酸盐积累率仅达到 83.41％，平均亚硝酸盐积累率为78.89％，同样低于联氨组。
加入传统抑制剂氯酸钾工艺，处理后的污泥浓度变化如图4所示，在15天的运行过程中，污泥浓度增长缓慢，基本保持不变。
本发明的有益效果：本发明针对亚硝化工艺的关键问题，采用传统SBR工艺，利用氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌对DO亲和力不同的特征，采取低氧运行策略，同时结合联氨抑制剂对两类细菌的选择性抑制作用，实现对氨氧化菌的富集和对亚硝酸盐氧化菌的淘洗，启动亚硝化工艺，以氨氧化率、亚硝酸盐积累率和污泥浓度等作为考察指标，对比了投加联氨改良工艺与传统氯酸钾工艺的短程硝化促进能力。并通过调整，实现了完全亚硝化向半亚硝化的转型，出水中 NO2 --N:NH4 +-N为1.07，满足厌氧氨氧化工艺进水要求。使用联氨作为亚硝化启动和稳定运行的化学抑制剂其综合效果优于传统抑制剂氯酸钾。本发明便于批量生产，净化效率高，抑制剂来源天然无污染，性能稳定，易于推广应用。

Claims (4)

1.一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，其特征在于：包括进出水反应罐、曝气及搅拌装置、温度和pH调节装置；
所述的进出水反应罐由进水箱、出水桶、蠕动泵、主体反应器组成；
所述主体反应器分为内外两层，内层为微生物反应层，外层为保温层；
所述蠕动泵进水端口与进水箱连接，蠕动泵出水端口连接到主体反应器内层上部，出水桶与主体反应器内层下部相连。
2.根据权利要求1所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，其特征在于：所述曝气及搅拌装置由曝气调节部分与搅拌调节部分组成；
所述曝气调节部分由薄膜曝气头、曝气泵、气体流量计组成；
所述薄膜曝气头设置在主体反应器底部，气体流量计两头与薄膜曝气头和曝气泵相连；
所述搅拌调节部分由电动马达和调速器组成；
所述电动马达设置在主体反应器顶部并连接着搅拌桨，通过调速器控制电动马达转速。
3.根据权利要求1所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR装置，其特征在于：所述温度与pH调节装置由温度调节装置与pH调节装置组成；
所述温度调节装置由水浴锅与蠕动泵组成；
所述蠕动泵进水端口连接到水浴锅，蠕动泵出水端口连接到主体反应器外层下部，主体反应器外层上部与水浴锅相连；
所述pH调节装置由碱液、pH计、pH探头、蠕动泵组成；
所述蠕动泵进水端口连接碱液，蠕动泵出水端口连接反应器内层，并由pH计控制碱液的流入，pH探头插入反应器内层并随时反馈反应器内层的酸碱度。
4.根据权利要求1所述的一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化SBR改良工艺，其特征在于：亚硝化SBR反应器的启动方法主要分为反应器种泥的接种与活性污泥亚硝化启动与运行两个部分，其中反应器种泥的接种方法为：选取来自污水处理厂二沉池排出的好氧活性污泥进行淘洗，去掉上层漂浮物和下层大块沉积物，闷曝24h，利用内源呼吸作用去除残留有机物，静置去除上清液后沉淀接种至反应器，同时调控曝气及搅拌装置和温度调节装置，将DO控制在0.5mg/L以内，温度控制在30±1℃，将一个水力停留时间周期内的曝气时长设定为8小时，每日运行两个周期；
所述的活性污泥亚硝化启动与运行主要分为以下三个主要阶段：
阶段Ⅰ，污泥氨氧化活性恢复期(第1-14天)：在进水中加入C/N＝4:1低碳氮比的污水，恢复污泥的硝化活性，还原污泥原始生存环境。
阶段Ⅱ，异养菌抑制期(第15-41天)：停止向反应器内添加有机碳源，控制进水氨氮浓度在140-150mg/L范围，硝化细菌活性在此阶段得到恢复，反应器的硝化性能得到提高。
阶段Ⅲ，亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑制期(第42天以后)：使用联氨作为NOB抑制剂，保持与前一阶段相同的进水条件，在进水中投加一定浓度的联氨，采取间歇投加的方式，加两天停一天，继续强化活性污泥的亚硝化能力。
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