CN116199336A - 在aoa模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法 - Google Patents
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Abstract
在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，属于污水生物处理技术。所述方法包括以下步骤：城市污水进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器，先进行2h的厌氧搅拌储存内碳源，接着进行曝气，部分氨氮转化为亚硝态氮，后续投加硝态氮并进行缺氧搅拌，此时反硝化菌利用硝态氮进行内源反硝化，减少了与厌氧氨氧化菌对于亚硝态氮的竞争，且内源反硝化产生的亚硝态氮可为厌氧氨氧化菌提供更多的底物亚硝态氮，厌氧氨氧化菌利用剩余氨氮与亚硝态氮实现深度脱氮。本发明可以平衡反硝化菌与厌氧氨氧化菌的竞争关系，以期快速恢复厌氧氨氧化菌的活性并实现生活污水自养脱氮。
Description
技术领域
本发明涉及一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着工业化和城镇化发展，我国水体污染形势越发严峻，水资源和水体环境的安全性遭到威胁，尤其含氮化合物大量排放所引起的水体富营养化使生态环境破坏严重。水体富营养化会导致藻类生物量和潜在的藻类毒素的增加，导致水体中光穿透和溶解氧减少，并由此引发鱼类等生物死亡。因此，水资源的短缺和水体环境的污染导致了水资源的供求矛盾日益突出。传统的脱氮除磷工艺面临曝气能耗高、碳源需求量大、剩余污泥产量多等问题，已经不能满足严格排放标准和节能降耗的技术需求，因此新型污水脱氮工艺的研发具有重大意义。探究节能降耗的工艺和转化污染物为能源是今后污水处理发展的主要方向，也是生物脱氮领域研究的重点和难点。
厌氧氨氧化工艺在厌氧条件下以亚硝态氮作为电子受体将氨氮氧化成氮气，是一种经济高效、生态友好的新型污水处理技术。相比于传统的硝化—反硝化脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺具有独一无二的优势：减少100％的曝气需求，不需额外的有机碳源，减少90％的污泥产量，极大程度减少N2O的产生和排放等。厌氧氨氧化技术从各个方面大大减少了工艺运行的成本，具有较高的脱氮速率且对环境友好，是代替现有工艺的良好选择。
然而，厌氧氨氧化菌生长缓慢，倍增时间为11d左右，且容易受到基质含量、异养菌竞争、溶解氧含量、温度和pH等外界条件的影响，使其不能充分发挥作用。因此，本发明专利提出通过投加硝态氮平衡反硝化菌与厌氧氨氧化菌的竞争关系，以期快速恢复厌氧氨氧化菌的活性并实现生活污水自养脱氮。
发明内容
本发明提出了一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，解决目前厌氧氨氧化菌活性受到抑制的问题，以短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化工艺为研究对象，通过投加硝态氮实现快速恢复厌氧氨氧化菌的活性，以期实现经济高效的深度脱氮工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，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)、短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)、进药泵(4)、加药桶(5)和出水桶(6)；所述短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(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)、气泵(3.6)、转子流量计(3.7)、曝气盘(3.8)、进药阀(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)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，所述加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(6)连接。
应用所述装置实现厌氧氨氧化活性菌恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)接种污泥：短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)接种污泥来自一个厌氧氨氧化菌活性受到抑制的短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器；接种后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)中的污泥浓度在2500～3500mg/L。
2)短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行1～2个周期，每个周期为9～11.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，开启进药泵(4)，加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时进行缺氧搅拌4～5h，去除剩余氨氮，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(4)中，排水后闲置0.5～1h；通过这样的方式运行10天以上且缺氧段氨氮损失8mg以上，厌氧氨氧化菌活性恢复阶段完成。反应机理为：城市污水进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器，经过厌氧储存内碳源，接着好氧段曝气进行短程硝化，当反应器中NO2 --N/NH4 +-N为1～1.5时停止曝气，剩余氨氮和亚硝态氮进入缺氧段进行厌氧氨氧化和内源反硝化，通过在缺氧初投加硝态氮使内源反硝化菌主要利用硝态氮而非亚硝态氮为底物，减小了其与厌氧氨氧化菌的竞争关系，且内源反硝化产生的亚硝态氮可为厌氧氨氧化菌提供更多的底物亚硝态氮，达到快速恢复厌氧氨氧化菌活性的目的。
3)厌氧氨氧化菌活性恢复以后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行2～3个周期，每个周期为8～10.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，进行缺氧搅拌3～4h，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(4)中，排水后闲置0.5～1h。
一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，具有如下优点：
1)恢复方法经济简便。仅通过投加少量硝态氮，利用系统的内碳源，可以快速恢复厌氧氨氧化菌的活性。
2)恢复厌氧氨氧化菌活性速度快。通过投加硝态氮的方法，可以在数十天内快速厌氧氨氧化菌的活性。
3)平衡厌氧氨氧化作用和反硝化作用。本发明将厌氧氨氧化菌活性恢复后，平衡了其与内源反硝化对于底物的竞争，使缺氧段厌氧氨氧化和内源反硝化同时进行，达到AOA模式下的城市污水深度脱氮。
附图说明
图1是一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的装置结构示意图。
图1中：1——城市污水原水桶、2——进水泵、3——短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器、4——进药泵、5——加药桶、6——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——气泵、3.7——转子流量计、3.8——曝气盘、3.9——进药阀。
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，一种在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的装置包括城市污水原水桶(1)、进水泵(2)、短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)、进药泵(4)、加药桶(5)和出水桶(6)；所述短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(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)、气泵(3.6)、转子流量计(3.7)、曝气盘(3.8)、进药阀(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)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，所述加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(6)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150～230mg/L，NH4 +-N浓度为60～90mg/L，NO2 --N浓度＜0.5mg/L，NO3 --N浓度＜0.8mg/L，PO4 3--P浓度为3～7mg/L。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器总体积11L，其中有效体积为10L。
具体运行操作如下：
1)接种污泥：短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)接种污泥来自一个厌氧氨氧化菌活性受到抑制的短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器；接种后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)中的污泥浓度在2500～3500mg/L。
2)短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行1～2个周期，每个周期为9～11.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，开启进药泵(4)，加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时进行缺氧搅拌4～5h，去除剩余氨氮，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(4)中，排水后闲置0.5～1h；通过这样的方式运行10天以上且缺氧段氨氮损失8mg以上，厌氧氨氧化菌活性恢复阶段完成。
3)厌氧氨氧化菌活性恢复以后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行2～3个周期，每个周期为8～10.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，进行缺氧搅拌3～4h，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(4)中，排水后闲置0.5～1h。
该运行条件下，最终出水平均COD浓度为25mg/L，NH4 +-N浓度为2mg/L，NO2 --N浓度为2mg/L，NO3 --N浓度为3mg/L，PO4 3--P浓度为0.2mg/L。出水各水质指标均达到一级A排放标准。
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.在AOA模式中投加硝态氮快速恢复厌氧氨氧化菌的活性以实现生活污水自养脱氮的方法，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)、短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)、进药泵(4)、加药桶(5)和出水桶(6)；所述短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(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)、气泵(3.6)、转子流量计(3.7)、曝气盘(3.8)、进药阀(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)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，所述加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)与短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)相连接，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)通过排水阀(3.5)与出水桶(6)连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)接种污泥：短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)接种污泥来自一个厌氧氨氧化菌活性受到抑制的短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器；接种后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)中的污泥浓度在2500～3500mg/L；
2)短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行1～2个周期，每个周期为9～11.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，开启进药泵(4)，加药桶(5)中的硝态氮配水通过进药泵(4)和进药阀(3.9)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时进行缺氧搅拌4～5h，去除剩余氨氮，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(4)中，排水后闲置0.5～1h；通过这样的方式运行10天以上且缺氧段氨氮损失8mg以上，厌氧氨氧化菌活性恢复阶段完成；
3)厌氧氨氧化菌活性恢复以后，短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)在23～25℃以厌氧/好氧/缺氧运行，每天运行2～3个周期，每个周期为8～10.5h；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)进入短程硝化厌氧氨氧化—内源反硝化反应器(3)，同时开启搅拌装置(3.1)进行2h的厌氧搅拌；接着进行2～3h的好氧段，开启气泵(3.6)，通过转子流量计(3.7)将好氧末DO控制在0.5～1mg/L；曝气搅拌结束后，进行缺氧搅拌3～4h，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(4)中，排水后闲置0.5～1h。
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2022
- 2022-09-08 CN CN202211097537.5A patent/CN116199336B/zh active Active
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