CN114506984A - 一种投加h2o2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氨氮废水处理技术领域，公开了一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法。本发明通过简单投加H2O2与硝化污泥混合作用，利用AOB菌群和NOB菌群对H2O2敏感程度的差异，恢复进水AOB菌群活性能够快速恢复，NOB菌群则无法快速适应环境变化，活性降低，从而实现恢复亚硝化污泥并维持亚硝化稳定运行。本发明提出的一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，克服了常规控制亚硝化方法存在的效果不稳定、发生硝化作用后，特别是氨氮低浓度时，难以恢复稳定亚硝化等问题，具有启动过程操作简单，容易控制等优势，并且在常温低氨氮浓度条件下也能快速、经济的恢复亚硝化并维持稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于氨氮废水处理技术领域，特别涉及一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法。
背景技术
氨氮等营养物质的排放导致了水体富营养化等一系列突出环境问题。通过污水处理厂脱除废水中的氮素是减少氮素排放的有效措施。现阶段，大多数污水处理厂应用的是常规完全硝化反硝化工艺，存在曝气量大、污泥产量大、能耗高、需投加大量有机碳源等缺点。在“双碳目标”背景下，水处理行业迫切需要进行低碳转型，应用新技术实现污水厂高效、节能、低耗运行势在必行。
亚硝化-厌氧氨氧化等先进的生物脱氮技术备受关注，相比于完全硝化反硝化工艺，其优势在于：占地面积小，投资成本低，需氧量减少，污泥产量少，无需投加有机碳源，节能低耗。厌氧氨氧化是以氨氮为电子供体、亚硝氮为电子受体在厌氧氨氧化菌作用下生成氮气的过程，因此，实现稳定亚硝化是应用厌氧氨氧化工艺脱氮的前提。
目前主要通过调控溶解氧、温度、pH、水力停留时间(HRT)和碱度等参数控制亚硝化，存在效果不稳定、发生硝化作用后，特别是氨氮低浓度时，难以恢复稳定亚硝化等问题。将硝化污泥恢复亚硝化污泥并维持稳定运行的关键是抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)菌群。因此，研发一种简单、稳定、有效的亚硝化控制方法具有极为重要的实际应用价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，包括以下步骤：
(1)投加H2O2与硝化污泥混合：在反应器接种硝化污泥，投加H2O2与硝化污泥混合作用；
(2)恢复稳定亚硝化污泥：以氨氮废水为进水通入步骤(1)中处理后的硝化污泥，进水中投加碱度，控制溶解氧和水力停留时间，硝化反应结束后静置沉淀，然后将上清液排出，接下来进行周期重复运行；
(3)亚硝化失稳恢复：长期运行过程中若出现亚硝化污泥的亚硝化率降低，重复步骤(1)和(2)。
步骤(1)所述的反应器为序批式反应器，反应器底部装有曝气管连续曝气，通过搅拌器搅拌，按照进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序为一周期运行；
步骤(1)所述投加H2O2与硝化污泥混合作用，优选为先将硝化污泥静置沉淀完全后往上清液中投加H2O2，然后将H2O2与污泥混合作用，避免因局部H2O2浓度过高而造成所有细菌死亡；
步骤(1)所述的硝化污泥是指污水处理厂的普通活性硝化污泥；硝化污泥浓度为1000-5000mg/L，优选为2000mg/L；
步骤(1)所述的投加H2O2与硝化污泥的体积比为1/500000-1/50000，其中H2O2体积指纯H2O2体积，使用不同浓度的H2O2可进行体积换算；
步骤(1)所述H2O2与硝化污泥混合作用在搅拌、不曝气的条件下进行1-2h，优选为2h；
步骤(2)所述的氨氮废水的氨氮浓度为80-130mg/L，优选为100mg/L；
步骤(2)所述的投加碱度是指在进水中投加碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种，使进水中的碱度与氨氮浓度的比(碱度比)为6:1-10:1；
步骤(2)所述水力停留时间是指进水结束后硝化反应的时间；所述控制溶解氧是指控制溶解氧在0.4-1.5mg/L，所述水力停留时间为4.5-5h；
步骤(2)所述静置沉淀时间为20-40min，优选为30min；
步骤(2)所述的周期重复运行是指以进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序为一个周期重复进行；当亚硝化率达90％以上，认为亚硝化污泥成功恢复；亚硝化率连续20个周期达到90％，认为实现了亚硝化稳定运行。
步骤(3)所述亚硝化失稳恢复是指亚硝化率降低至80％以下时，可重复步骤(1)和(2)，即再投加H2O2与污泥混合作用后周期重复运行，运行8个周期亚硝化率即可恢复到90％以上。
上述步骤中未明确指明温度的均在室温下进行。
与现有的调控亚硝化工艺相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过简单投加H2O2与硝化污泥混合作用，利用氨氧化菌(AOB)菌群和NOB菌群对H2O2敏感程度的差异，AOB菌群具有更强的耐受性，硝化污泥与H2O2混合作用后，恢复进水AOB菌群活性能够快速恢复，NOB菌群则无法快速适应环境变化，活性降低，从而实现恢复亚硝化污泥并维持亚硝化稳定运行。
(2)本发明提供的方法可以在常温和低氨氮浓度条件下实现亚硝化快速恢复并维持稳定运行，且亚硝化效率高、效果稳定、启动运行操作简单、经济可靠，克服了常规亚硝化调控方法存在的效果不稳定、发生硝化作用后，特别是氨氮低浓度时，难以恢复稳定亚硝化等问题。
(3)本发明提供了亚硝化长期运行过程中出现失稳现象时快速恢复亚硝化的方法，方便运行维护。
(4)本发明提出的一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，克服了常规控制亚硝化方法存在的效果不稳定、发生硝化作用后，特别是氨氮低浓度时，难以恢复稳定亚硝化等问题，具有启动过程操作简单，容易控制等优势，并且在常温低氨氮浓度条件下也能快速、经济的恢复亚硝化并维持稳定运行。
附图说明
图1为未投加H2O2对照组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化；
图2为实施例1中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/300000试验组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化；
图3为实施例1中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/300000试验组以及未投加H2O2对照组的亚硝化率；
图4为实施例2中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/180000试验组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化；
图5为实施例2中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/180000试验组以及未投加H2O2对照组的亚硝化率。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
本实施例为一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，包括以下步骤：
主要试验装置为序批式反应器，反应器底部装有曝气管连续曝气，通过搅拌器搅拌，按照进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序运行，反应器有效容积0.8L，换水比50％。
将0.4L城市污水处理厂的普通活性硝化污泥接种到反应器中，污泥浓度为2000mg/L，先将污泥静置沉淀完全后，在运行第1周期前向反应器中投加H2O2(或在长期运行过程中亚硝化率降低至80％以下时，在运行下一周期前可投加H2O2)，每次投加H2O2与接种硝化污泥的体积比为1/300000(此处H2O2体积指纯的H2O2的体积，实际投加的为30％的H2O2)，将H2O2与污泥在搅拌、不曝气的条件下混合作用2h，得到经过H2O2处理后的硝化污泥。
以氨氮浓度为100mg/L氨氮废水为进水，往进水中投加碳酸氢钠使碱度比为7:1，反应器温度为室温，控制溶解氧为0.4-1.5mg/L，HRT为4.5-5h。硝化反应结束后静置沉淀时间为30min，然后将上清液排出，接下来以进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序为一个周期重复进行。当运行到第6个周期时，硝化污泥的亚硝化率低至30％以下，而未投加H2O2的对照组到第六个周期亚硝化率不到15％，这说明系统可能正处在一个亚硝化率逐渐降低的阶段，相比于对照组，投加H2O2的试验组亚硝化率相对更高，在运行第7周期前再次投加H2O2，投加操作与第一周期前投加H2O2一致，继续运行至第20个周期，反应器的亚硝化率达90％以上，亚硝化污泥成功恢复；当亚硝化率连续20个周期达到90％，认为实现了稳定的亚硝化。
对比运行：用未投加H2O2的硝化污泥并采用实施例1相同条件的反应器运行处理氨氮浓度为100mg/L、碱度比为7:1的废水作为对比；对比运行中的温度、溶解氧和HRT均与实施例1中相同。
图1为未投加H2O2试验组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化，作为实施例1和实施例2的对照；图2为实施例1中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/300000试验组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化；试验过程中分别在运行第1周期和第7周期前投加H2O2与污泥混合作用；图3为实施例1中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/300000试验组以及未投加H2O2对照组的亚硝化率变化图。
由图3可知，本实施例在运行第1周期和第7周期前投加H2O2与污泥混合作用，在运行的第20个周期亚硝化率达到90％以上，因此本发明适用于氨氮浓度为100mg/L左右的低浓度氨氮废水的亚硝化恢复并维持稳定运行。而未投加H2O2对照组的亚硝化率不稳定，最高仅能达到84.5％，第35周期后不足35％，不能实现稳定的亚硝化。
实施例2
本实施例为一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，包括以下步骤：
主要试验装置为序批式反应器，反应器底部装有曝气管连续曝气，通过搅拌器搅拌，按照进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序运行，反应器有效容积0.8L，换水比50％。
将0.4L城市污水处理厂的普通活性硝化污泥接种到反应器中，污泥浓度为2000mg/L，在运行第1周期前向反应器中投加H2O2，投加H2O2与接种硝化污泥的体积比为1/180000，将H2O2与污泥在搅拌、不曝气的条件下混合作用2h，得到经过H2O2处理后的硝化污泥。
以氨氮浓度为100mg/L的氨氮废水为进水，往进水中投加碳酸氢钠使碱度比为7:1，反应器温度为室温，控制溶解氧为0.4-1.5mg/L，HRT为4.5-5h，反应后静置沉淀时间为30min，然后将上清液排出，接下来以进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序为一个周期重复进行。待反应器的亚硝化率达90％以上，亚硝化污泥成功恢复；当亚硝化率连续运行20个周期达到90％，认为实现了稳定的亚硝化。
对比运行：用未投加H2O2并采用实施例2相同条件的反应器运行处理氨氮浓度为100mg/L、碱度比为7:1的废水作对比；对比运行中的温度、溶解氧和HRT均与实施例2中相同。
图4为实施例2中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/180000试验组出水中NH4 +-N、NO2 --N和NO3 --N浓度的变化；试验过程中在第1周期前投加H2O2与污泥混合作用；图5为实施例2中采用本发明方法投加H2O2与硝化污泥体积比为1/180000试验组以及未投加H2O2对照组的亚硝化率变化图。
由图5可知，本实施例在第1周期前向反应器中投加H2O2与污泥混合作用，在第17周期亚硝化率达到90％以上，因此本发明适用于氨氮浓度为100mg/L左右的低浓度氨氮废水的亚硝化恢复并维持稳定运行。而未投加H2O2的对比反应器亚硝化率不稳定，最高仅能达到84.5％，第35周期后不足35％，不能实现稳定的亚硝化。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)投加H2O2与硝化污泥混合：在反应器接种硝化污泥，投加H2O2与硝化污泥混合作用；
(2)恢复稳定亚硝化污泥：以氨氮废水为进水通入步骤(1)中处理后的硝化污泥，进水中投加碱度，控制溶解氧和水力停留时间，硝化反应结束后静置沉淀，然后将上清液排出，接下来进行周期重复运行；
(3)亚硝化失稳恢复：长期运行过程中若出现亚硝化污泥的亚硝化率降低，重复步骤(1)和(2)。
2.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述的硝化污泥为城市污水处理厂普通活性硝化污泥；硝化污泥浓度为1000-5000mg/L，优选为2000mg/L。
3.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述投加H2O2与接种硝化污泥的体积比为1/500000-1/50000，其中H2O2体积指纯H2O2体积。
4.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述H2O2与硝化污泥混合作用在搅拌、不曝气的条件下进行1-2h；优选为2h。
5.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(2)所述的氨氮废水的氨氮浓度为80-130mg/L，优选为100mg/L。
6.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(2)所述的投加碱度是指在进水中投加碱度使进水中的碱度与氨氮浓度的比为6:1-10:1。
7.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(2)所述控制溶解氧为0.4-1.5mg/L，所述水力停留时间为4.5-5h，其中水力停留时间是指进水结束后硝化反应的时间。
8.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(2)所述静置沉淀时间为20-40min，优选为30min。
9.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(2)所述的周期重复运行是指以进水、反应、静置沉淀、排水四个基本工序为一个周期重复进行；
当亚硝化率达90％以上，认为亚硝化污泥成功恢复；亚硝化率连续20个周期达到90％，认为实现了亚硝化稳定运行。
10.根据权利要求1所述投加H2O2将硝化污泥恢复稳定亚硝化污泥的方法，其特征在于：步骤(3)所述亚硝化失稳恢复是指亚硝化率降低至80％以下时，可重复步骤(1)和(2)。
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2022
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