CN114684918A - 一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集aob以快速恢复短程硝化的方法 - Google Patents

一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集aob以快速恢复短程硝化的方法 Download PDF

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Abstract

一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的方法，属于污水生物处理技术领域。为快速恢复短程硝化，主要步骤分为两个阶段：(1)以破坏后的短程硝化反硝化—强化生物除磷系统中的活性污泥为种泥，先进行2h的厌氧搅拌，接着是1～1.5h的好氧段，并排泥控制污泥龄，此阶段为淘洗硝化细菌阶段；(2)逐步延长好氧时间，控制溶解氧浓度在1mg/L～2mg/L，恢复AOB活性并富集AOB，以期恢复短程硝化。该发明可以原位快速恢复短程硝化并保持短程硝化稳定，无需投加药剂且操作简单，具有良好的应用前景。

Description

一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速 恢复短程硝化的方法
技术领域
本发明涉及一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
由于经济的发展，城市化的推进以及人口的增长所带来的工业废水、生活污水、农业废水，引起水体氮、磷、有机物和重金属的污染，使我国面临着更加严峻的水资源短缺问题。氮、磷等无机营养物质含量超标而导致的水体富营养化引起了藻类过量生长，水质恶化。目前，我国地表水污染严重，污染区域广，滇池，巢湖，太湖等富营养化非常严重，有些水域甚至已经丧失水体功能。水体富营养化日益严重，使江河流域水环境恶化，甚至造成饮用水水源供应危机，严重影响了居民的日常生活与农业生产，造成了巨大的直接和间接经济损失。因此，对污水进行脱氮除磷就成为水污染治理领域迫在眉睫的问题。传统生物脱氮技术面临着碳源不足，曝气能耗高，产生温室气体，污泥产量大等诸多问题。因此，开发高效节能的污水处理技术是解决上述问题的重要途径。
近年来，厌氧氨氧化的发现使污水处理更加降低能耗、减少碳源消耗、高效去除氮素。与生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化可节约60％的曝气消耗，且不需要进行反硝化作用，因此不用投加外碳源，厌氧氨氧化可与除有机物工艺组合，实现污水中能源物质的回收。目前厌氧氨氧化工艺应用于污水处理中，稳定的亚硝酸盐来源是关键，通过短程硝化为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐是重要来源之一。然而，短程硝化难以稳定维持，在长期运行中由于NOB对环境的适应性以及过曝气等因素会造成短程硝化的破坏。
目前为止，大多数恢复短程硝化的策略是抑制NOB的生长而不影响AOB的生长，从而扩大AOB和NOB的生长速率差，实现短程硝化，方法包括间歇曝气，投加羟胺，排泥，低溶解氧等。然而，这些策略并不能够准确的区分AOB和NOB生长的分界点，由于NOB对环境的适应性，会导致NOB不能完全地被淘洗，存在潜在的风险，造成短程硝化的再次破坏。因此，本发明专利提出通过控制好氧时间，先同时淘洗AOB和NOB，再选择性恢复AOB活性的方法来快速恢复短程硝化。
发明内容
本发明提出了一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的方法，解决目前污水短程硝化难以稳定维持的问题，以短程硝化反硝化—强化生物除磷工艺为研究对象，通过控制好氧时间实现快速恢复短程硝化，以期实现稳定的短程硝化脱氮工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的装置，其特征在于：所应用的装置包括城市污水原水桶(1)、进水泵(2)、短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)、排泥桶(4)和出水桶(5)；所述短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)设有搅拌装置(3.1)、溢流管(3.2)、DO/pH在线测定仪(3.3)、进水阀(3.4)、排水阀(3.5)、排泥阀(3.6)、气泵(3.7)、转子流量计(3.8)、曝气盘(3.9)；所述城城市污水原水桶(1)中的城市生活污水通过进水泵(2)和进水阀(3.4)与短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)相连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排泥阀(3.6)与排泥桶(4)连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(5)连接。
应用所述装置实现短程硝化恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)接种污泥：短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)接种污泥来自一个短程已经破坏的短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器；接种后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中的污泥浓度在2500±200mg/L。
2)阶段一，硝化细菌淘洗阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行4～6个周期，每个周期为4～5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在0.5mg/L～1mg/L，进行1～1.5h的好氧段，使好氧段时间控制在好氧吸磷结束时；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-15天；维持运行10天以上，硝化活性抑制阶段完成。
3)阶段二，硝化活性恢复阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天；通过这样的方式运行10天以上且亚硝积累率稳定在90％以上，硝化活性恢复阶段完成，实现城市污水短程硝化。反应机理为：在较短的好氧时间条件下，硝化细菌通过排泥的方式会被逐渐地淘洗，随后随着好氧时间的逐渐延长，充足的溶解氧会使硝化菌的活性恢复。在硝化菌活性恢复的过程中，由于AOB相较于NOB具有更高的氧亲和力，因此能够优先富集，进而快速实现污水短程硝化。
4)实现短程硝化以后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天。
一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的方法，具有如下优点：
1)原位恢复短程硝化。短程硝化破坏后难以恢复，本发明无需投加药剂且操作简单，直接在原位恢复短程，具有良好的前景。
2)恢复短程硝化速度快。通过控制好氧时间的方法，有效地抑制和淘洗NOB，快速恢复短程硝化。
3)恢复后的短程硝化较稳定。本发明将NOB大部分淘洗出系统外，降低了潜在的风险，避免短程硝化的再次破坏。
附图说明
图1是一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的装置结构示意图。
图1中：1——城市污水原水桶、2——进水泵、3——短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器、4——排泥桶、5——出水桶；3.1——搅拌装置、3.2——溢流管、3.3——DO/pH在线测定仪、3.4——进水阀、3.5——排水阀、3.6——排泥阀、3.7——气泵、3.8——转子流量计、3.9——曝气盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案：
如图1所示，一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的装置包括城市污水原水桶(1)、进水泵(2)、短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)、排泥桶(4)和出水桶(5)；所述短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)设有搅拌装置(3.1)、溢流管(3.2)、DO/pH在线测定仪(3.3)、进水阀(3.4)、排水阀(3.5)、排泥阀(3.6)、气泵(3.7)、转子流量计(3.8)、曝气盘(3.9)；所述城城市污水原水桶(1)中的城市生活污水通过进水泵(2)和进水阀(3.4)与短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)相连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排泥阀(3.6)与排泥桶(4)连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(5)连接。
实验采用北京某大学家属区生活污水作为原水，具体水质如下：COD浓度为180～280mg/L，NH4 +-N浓度为50～80mg/L，NO2 --N浓度＜0.5mg/L，NO3 --N浓度＜1mg/L，PO4 3--P浓度为3～8mg/L。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，短程硝化反硝化-强化生物除磷反应器总体积11L，其中有效体积为10L。
具体运行操作如下：
1)接种污泥：短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)接种污泥来自一个短程已经破坏的短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器；接种后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中的污泥浓度在2500±200mg/L。
2)阶段一，硝化细菌淘洗阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行4～6个周期，每个周期为4～5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在0.5mg/L～1mg/L，进行1～1.5h的好氧段，使好氧段时间控制在好氧吸磷结束时；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-15天；维持运行10天以上，硝化活性抑制阶段完成。
3)阶段二，硝化活性恢复阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天；通过这样的方式运行10天以上且亚硝积累率稳定在90％以上，硝化活性恢复阶段完成，实现城市污水短程硝化。
4)实现短程硝化以后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天。
该运行条件下，最终出水平均COD浓度为30mg/L，NH4 +-N浓度为2.5mg/L，NO2 --N浓度为25mg/L，NO3 --N浓度为0.3mg/L，PO4 3--P浓度为0.2mg/L。亚硝积累率在90％以上。
以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，但本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集AOB以快速恢复短程硝化的装置，其特征在于，包括城市污水原水桶(1)、进水泵(2)、短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)、排泥桶(4)和出水桶(5)；所述短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)设有搅拌装置(3.1)、溢流管(3.2)、DO/pH在线测定仪(3.3)、进水阀(3.4)、排水阀(3.5)、排泥阀(3.6)、气泵(3.7)、转子流量计(3.8)、曝气盘(3.9)；所述城城市污水原水桶(1)中的城市生活污水通过进水泵(2)和进水阀(3.4)与短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)相连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排泥阀(3.6)与排泥桶(4)连接，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(5)连接。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)接种污泥：短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)接种污泥来自一个短程已经破坏的短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器；接种后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中的污泥浓度在2500±200mg/L；
2)阶段一，硝化细菌淘洗阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行4～6个周期，每个周期为4～5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在0.5mg/L～1mg/L，进行1～1.5h的好氧段，使好氧段时间控制在好氧吸磷结束时；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-15天；维持运行10天以上，硝化细菌淘洗阶段完成；
3)阶段二，硝化活性恢复阶段，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天；通过这样的方式运行10天以上且亚硝积累率稳定在90％以上，硝化活性恢复阶段完成，实现城市污水短程硝化；
4)实现短程硝化以后，短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)以厌氧/好氧运行，每天运行3～5个周期，每个周期为4.5～6.5h；具体为：城市污水原水桶(1)中的进水先通过进水泵(2)和进水阀(3.4)进入短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着开启气泵(3.7)，通过转子流量计(3.8)将DO控制在1mg/L～2mg/L，进行1.5～3h的好氧段，逐渐恢复硝化活性；反应完成后沉淀20min，通过排水阀(3.5)排水10min，排水比为50～60％，排水进入出水桶(5)中，排水后闲置0.5～1h；在每个周期的好氧结束时，通过排泥阀(3.6)定期从短程硝化反硝化—强化生物除磷反应器(3)中进行排泥至排泥桶(4)，控制污泥龄SRT为5-20天。
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CN202210313715.7A Active CN114684918B (zh) 2022-03-28 2022-03-28 一种通过先控制超短好氧时间淘洗硝化菌再富集aob以快速恢复短程硝化的方法

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WO2022062615A1 (zh) * 2020-09-24 2022-03-31 北京工业大学 半短程硝化-厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化实现生活污水深度脱氮的装置与方法

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