CN113845213B - 一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法 - Google Patents

一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，属于污水生物处理领域。发明在好氧处理系统中，通过投加外源化学品与周期性曝气调控结合，利用游离亚硝酸抑制亚硝酸盐氧化菌群，确保氨氧化菌群处于主导地位，快速实现氨氧化功能，从而维持SBR出水中亚硝氮的稳定积累。本发明氨氧化微生物菌群快速稳定驯化的方法，启动时间短，效率高，运行期无需严格控制低溶解氧环境，可获得高活性的富含氨氧化微生物菌群的好氧活性污泥，运用在高浓度氨氮废水处理中，可提高反应器的容积负荷，进而缩小设备体积，减少占地面积。

Description

一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法。
背景技术
污水中氨氮的硝化过程，由两类独立的细菌完成，首先氨氮由氨氧化菌氧化成亚硝酸盐氮，亚硝酸盐氮再经亚硝酸盐氧化菌进一步氧化成硝酸盐氮，由于是两种不同种类的菌群分别进行反应，故该过程可以分开独立进行。硝化反硝化脱氮工艺中，反硝化阶段亚硝酸盐氮和硝酸盐氮均可作为最终电子受体。如果能将氨氮氧化控制在亚硝酸盐氮阶段，即可实现较高的脱氮效率、较低的有机碳源需求和较省的曝气能耗。而厌氧氨氧化(Anammox)工艺的前提，也是获得一定浓度的亚硝氮。
由于氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的生长环境条件比较接近，故很难将二者从系统中完全分离开，从而导致氨氧化菌产生的亚硝酸盐氮被继续氧化为硝酸盐氮。为获得氨氧化优势菌群，可控制的因素有溶解氧(DO)、pH、游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)、泥龄(SRT)、温度等。常用控制策略是利用氨氧化菌对DO的亲和力比亚硝酸盐氧化菌，通过维持较低的DO浓度，使得氨氧化菌的生长速率大于亚硝酸盐氧化菌，从而获得氨氧化优势菌群。通过控制DO来获得氨氧化优势菌群，常需要将DO质量浓度控制在0.4～0.8mg/L，但是在实际应用中，特别是处理高氨氮废水时，以低DO控制为主的单一控制策略可能会导致氨氮氧化效率降低。另一个影响因素FA维持在较高浓度时亦可抑制亚硝酸盐氧化菌对亚硝酸盐的氧化，但随着反应的进行，氨氮浓度及PH的降低，FA对亚硝酸盐氮的抑制作用逐渐减弱。
现有研究表明，高浓度的FNA对亚硝酸盐氧化菌的抑制作用大于氨氧化菌，在较低的pH环境，如果能有一定浓度的NO2-N积累则能发挥FNA对NOB的抑制作用。
中国专利CN108217950A利用游离亚硝酸(FNA)处理SBR剩余污泥，将污泥外置用亚硝酸盐处理后，再将污泥回流至SBR反应器，该方法在运行期间需持续投加亚硝酸钠及酸碱来处理剩余污泥，药剂消耗量大，操作复杂。
中国专利CN105330018B在传统的A2/O工艺二沉池的污泥回流过程设置FNA处理反应器，将污泥外置处理，利用缺氧条件下FNA部分抑制亚硝酸盐氧化菌的生长活性，之后回流至主流A2/O反应器，同样，该方法也需持续加亚硝酸钠及酸碱来处理回流污泥，还需额外增加FNA处理单元，增加设备投资成本。
中国专利104817178B利用FNA抑制亚硝酸盐氧化菌的方法，同样是增设污泥处理器，加亚硝酸钠及酸碱来处理污泥后再回流至主流反应器。采用异位法处理污泥，不可避免的在运行过程中持续加药处理污泥，不仅操作复杂，而且药剂消耗量极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，根据本发明的序批式好氧活性污泥工艺调控方法，针对现有技术氨氧化优势菌群活性低，培养周期长，药剂消耗量大，氨氧化菌不能长期保持主导地位等问题，本发明在好氧处理系统中，通过投加外源化学品与周期性曝气调控结合，利用游离亚硝酸抑制亚硝酸盐氧化菌群，从而确保氨氧化菌群处于主导地位，快速实现氨氧化功能，进而维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积，具有广泛的实用价值和前景，本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，包括启动期工艺调控和运行期工艺调控，所述启动期工艺调控用于为所述运行期工艺调控启动条件，所述运行期工艺调控用于维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积。
优选的，所述启动期工艺调控包括以下步骤:
(1)闷曝：在SBR反应池中接种活性污泥，接种量为MLVSS＝500-2000mg/L，闷曝4-6个反应周期；
(2)进水水质调整：在SBR反应池前的调节池内投加无机酸和亚硝酸盐，将SBR反应池的进水的pH值控制在4.5-6.5，亚硝酸盐浓度控制在50-150mg/L；
(3)微生物功能筛选：SBR反应池进水，换水比控制在30-50％，曝气周期为6-12h，连续运行2-4个反应周期；
(4)在步骤3结束后，当氨氮转化率达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度小于0.1，则启动成功，转入运行期工艺调控；若否，则重复步骤2和步骤3，直至满足氨氮转化率及出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度。
优选的，运行期工艺调控包括以下步骤：
(a)根据步骤(3)中SBR反应池设定的换水比、曝气周期和溶解氧水平运行，定期检测进出水氨氮、亚硝态氮和硝态氮浓度；
(b)当出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度≥0.1时或当SBR反应池连续运行50～100个反应周期后，进行运行期微生物功能调节。
优选的，所述运行期微生物功能调节包括以下步骤：
(c)进水水质调整：在SBR调节池内投加无机酸，将SBR反应池进水的pH值控制在6.0～7.5，碱度/氨氮浓度比控制在4:1以下；
(d)根据步骤(a)中SBR反应池设定的换水比和溶解氧水平运行，曝气周期延长至设定运行周期的1.5～2.0倍，运行2～4个周期即可实现微生物功能调节。
优选的，所述无机酸为盐酸或硫酸。
本发明采用的上述技术方案，具有如下显著效果：
(1)本发明专利采用原位处理方法，即在好氧处理系统中，通过投加外源化学品与周期性曝气调控结合，利用游离亚硝酸抑制亚硝酸盐氧化菌群，可在短时间内快速实现氨氧化功能，进而维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积，启动时间短，效率高，且无需增设额外的污泥处理反应器。
(2)本发明在启动期成功启动后，通常情况下运行期调节池无需调节pH或投加亚硝酸盐，仅需根据SBR反应池设定换水比、曝气周期和溶解氧水平运行即可，操作简单，药剂费用低。通过定期降低pH来强化对亚硝酸盐氧化菌的抑制，维持系统出水中亚硝氮的稳定累积。
(3)本发明培养氨氧化优势菌群的方法，无需严格控制低溶解氧环境，可获得高活性的富含氨氧化微生物菌群的好氧活性污泥，运用在高浓度氨氮废水处理中，可实现较高的氨氮去除负荷，进而缩小设备体积，减少占地面积。
(4)本发明运行期起抑制作用的游离亚硝酸，来源于氨氧化菌群氧化氨氮生成的亚硝氮，并通过延长曝气时长获得较低的pH，故在运行期不额外添加亚硝酸盐能起到抑制亚硝酸盐氧化菌的作用，节省药剂费用。
附图说明
图1是本发明的实施例1氨氧化微生物菌群活性污泥启动及稳定运行进出水数据图；
图2是本发明的实施例2氨氧化微生物菌群活性污泥启动及稳定运行进出水数据图；
图3是本发明的实施例3氨氧化微生物菌群活性污泥启动及稳定运行进出水数据图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
以下实施例所用SBR有效容积为0.5m3。
实施例1：
本实施例所用的污水为沼液，具体水质如下：COD＝806～1024mg/L，BOD5＝103～145mg/L，NH4+-N＝1106～1248mg/L，NO2-N＝1.2～2.4mg/L，NO3-N＝2.5～3.9mg/L，碱度为6200～6473mg/L，pH＝8.48～8.62；
一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，包括启动期工艺调控和运行期工艺调控，所述启动期工艺调控用于为所述运行期工艺调控启动条件，所述运行期工艺调控用于维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积。
启动期工艺调控包括以下步骤:
(1)闷曝：SBR中接种活性污泥，接种量按污泥浓度计MLVSS＝500mg/L，闷曝4个反应周期。
(2)进水水质调整：在SBR反应池前的调节池内投加无机酸和亚硝酸盐，将SBR进水pH值控制在4.5，亚硝酸盐浓度控制在50mg/L；
(3)微生物功能筛选：SBR反应器进水，换水比控制在30％，曝气周期6h，连续运行2个反应周期；
(4)步骤3结束后，氨氮转化率达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度＜0.1，视为启动成功，转入运行期。
运行期工艺调控方法如下：
(a)根据SBR反应池设定的换水比、曝气周期和溶解氧水平运行，定期检测进出水氨氮、亚硝态氮和硝态氮浓度；
(b)当SBR连续运行50个反应周期后，需进行运行期微生物功能调节。
运行期微生物功能调节包括以下步骤：
(c)进水水质调整：在调节池内投加无机酸，将SBR反应池进水的pH值控制在6.0，碱度/氨氮浓度比控制在4:1以下；
(d)根据SBR设定换水比和溶解氧水平运行，曝气周期延长至日常运行周期的1.5倍，运行2个周期即可实现微生物功能调节。
实施例2：
本实施例所用的污水为垃圾填埋场渗滤液，具体水质如下：COD＝806～1424mg/L，BOD5＝203～486mg/L，NH4+-N＝1024～1136mg/L，NO2-N＝0.6～1.5mg/L，NO3-N＝5～8mg/L，碱度为6000～6900mg/L，pH＝8.54～8.71；
一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，包括启动期工艺调控和运行期工艺调控，所述启动期工艺调控用于为所述运行期工艺调控启动条件，所述运行期工艺调控用于维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积。
启动期工艺调控包括以下步骤:
(1)闷曝：SBR中接种活性污泥，接种量按污泥浓度计MLVSS＝1000mg/L，闷曝5个反应周期。
(2)进水水质调整：在SBR反应池前的调节池内投加无机酸和亚硝酸盐，将SBR进水pH值控制在5.5，亚硝酸盐浓度控制在100mg/L；
(3)微生物功能筛选：SBR反应器进水，换水比控制在40％，曝气周期10h，连续运行3个反应周期；
(4)步骤3结束后，氨氮转化率达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度＜0.1，视为启动成功，转入运行期。
运行期工艺调控方法如下：
(a)根据SBR反应池设定的换水比、曝气周期和溶解氧水平运行，定期检测进出水氨氮、亚硝态氮和硝态氮浓度；
(b)当SBR连续运行100个反应周期后，需进行运行期微生物功能调节。
运行期微生物功能调节包括以下步骤：
(c)进水水质调整：在调节池内投加无机酸，将SBR反应池进水的pH值控制在6.5，碱度/氨氮浓度比控制在4:1以下；
(d)根据SBR设定换水比和溶解氧水平运行，曝气周期延长至日常运行周期的1.8倍，运行3个周期即可实现微生物功能调节。
实施例3：
本实施例所用的污水为垃圾填埋场渗滤液，具体水质如下：COD＝806～1424mg/L，BOD5＝203～486mg/L，NH4+-N＝1024～1136mg/L，NO2-N＝0.6～1.5mg/L，NO3-N＝5～8mg/L，碱度为6000～6900mg/L，pH＝8.54～8.71；
一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，包括启动期工艺调控和运行期工艺调控，所述启动期工艺调控用于为所述运行期工艺调控启动条件，所述运行期工艺调控用于维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积。
启动期工艺调控包括以下步骤:
(1)闷曝：SBR中接种活性污泥，接种量按污泥浓度计MLVSS＝2000mg/L，闷曝6个反应周期。
(2)进水水质调整：在SBR反应池前的调节池内投加无机酸和亚硝酸盐，将SBR进水pH值控制在6.5，亚硝酸盐浓度控制在150mg/L；
(3)微生物功能筛选：SBR反应器进水，换水比控制在50％，曝气周期12h，连续运行4个反应周期；
(4)步骤3结束后，氨氮转化率达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度＜0.1，视为启动成功，转入运行期。
运行期工艺调控方法如下：
(a)根据SBR反应池设定的换水比、曝气周期和溶解氧水平运行，定期检测进出水氨氮、亚硝态氮和硝态氮浓度；
(b)当出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度≥0.1时，需进行运行期微生物功能调节。
运行期微生物功能调节包括以下步骤：
(c)进水水质调整：在调节池内投加无机酸，将SBR反应池进水的pH值控制在7.5，碱度/氨氮浓度比控制在4:1以下；
(d)根据SBR设定换水比和溶解氧水平运行，曝气周期延长至日常运行周期的2.0倍，运行4个周期即可实现微生物功能调节。
图1、图2和图3分别为实施例1、实施例2和实施例3启动期和运行期工艺调控过程，SBR进出水水质监控，启动期投加亚硝酸钠前，SBR出水中NO3-N浓度高，而NO2-N浓度低，说明反应器污泥处于全程硝化阶段，经投加亚硝酸钠后，出水中NO2-N迅速出现积累，NO3-N浓度则逐渐下降至较低浓度，说明此时氨氧化菌已占据优势地位。采用本发明专利的工艺调控方法对氨氧化微生物菌群快速稳定驯化，用所获得的活性污泥处理氨氮浓度较高的污水，氨氮转化率仍可达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度＜0.1，且能长期稳定运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，其特征在于：包括启动期工艺调控和运行期工艺调控，所述启动期工艺调控用于为所述运行期工艺调控启动条件，所述运行期工艺调控用于维持好氧活性污泥系统出水中亚硝氮的稳定累积；
所述启动期工艺调控包括以下步骤:
(1)闷曝：在SBR反应池中接种活性污泥，接种量为MLVSS＝500-2000mg/L，闷曝4-6个反应周期；
(2)进水水质调整：在SBR反应池前的调节池内投加无机酸和亚硝酸盐，将SBR反应池的进水的pH值控制在4.5-6.5，亚硝酸盐浓度控制在50-150mg/L；
(3)微生物功能筛选：SBR反应池进水，换水比控制在30-50％，曝气周期为6-12h，连续运行2-4个反应周期；
(4)在步骤3结束后，当氨氮转化率达到95％以上，出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度小于0.1，则启动成功，转入运行期工艺调控；若否，则重复步骤2和步骤3，直至满足氨氮转化率及出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度；
运行期工艺调控包括以下步骤：
(a)根据步骤(3)中SBR反应池设定的换水比、曝气周期和溶解氧水平运行，定期检测进出水氨氮、亚硝态氮和硝态氮浓度；
(b)当出水硝酸盐浓度/进水氨氮浓度≥0.1时或当SBR反应池连续运行50～100个反应周期后，进行运行期微生物功能调节。
2.根据权利要求1所述的一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，其特征在于：所述运行期微生物功能调节包括以下步骤：
(c)进水水质调整：在SBR调节池内投加无机酸，将SBR反应池进水的pH值控制在6.0～7.5，碱度/氨氮浓度比控制在4:1以下；
(d)根据步骤(a)中SBR反应池设定的换水比和溶解氧水平运行，曝气周期延长至设定运行周期的1.5～2.0倍，运行2～4个周期即可实现微生物功能调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种序批式好氧活性污泥工艺调控方法，其特征在于：所述无机酸为盐酸或硫酸。
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