申請日2013.10.14

　　公開(公告)日2014.01.29

　　IPC分類號C02F3/34; C02F3/30

　　摘要

　　一種全程自養(yǎng)脫氮工藝顆粒污泥培養(yǎng)的快速啟動方法屬于城市污水處理與資源化領(lǐng)域。在一個序批式反應(yīng)器內(nèi)啟動全程自養(yǎng)脫氮(CANON)工藝，其步驟為：首先接種部分CANON生物濾柱反沖洗污泥，并在限制供氧的條件下，進(jìn)行CANON顆粒污泥的培養(yǎng);曝氣不僅可以提供需要的溶解氧，還提供形成顆粒所必需的水力剪切力。本發(fā)明解決了長期以來CANON工藝在生物濾柱上實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時存在的容易堵塞等多種問題，并且能在較快的時間內(nèi)啟動方式，為CANON工藝應(yīng)用于中高濃度氨氮模擬廢水方面提供新的思路。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種全程自養(yǎng)脫氮工藝顆粒污泥培養(yǎng)的快速啟動方法，采用SBR反應(yīng) 器，周期運(yùn)行，其特征在于：包括如下步驟：

　　1)首先接種污泥于反應(yīng)器內(nèi)：反應(yīng)器所接種的污泥為CANON生物濾柱 反沖洗出的絮狀污泥，污泥粒徑100-150nm，接種污泥濃度為2-3g/L;

　　2)在連續(xù)曝氣的條件下，反應(yīng)器快速啟動的具體方法為：第I階段：進(jìn) 水，采用人工模擬配水，控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為250-340mg/L，亞硝酸鹽氮 質(zhì)量濃度為0-8mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5-10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400-2000mg/L，pH為7.5-8.3;第II階段：反應(yīng)，溫度為28-32℃，曝 氣提供上升流速和溶解氧，溶解氧DO為0.15-0.45mg/L，初始上升流速為 93.59cm/h，當(dāng)總氮去除率達(dá)到60%以上穩(wěn)定3-4天時在下一周期以25-35cm/h 提高上升流速，直到280.77cm/h;初始水力停留時間HRT為22h，當(dāng)總氮去 除率達(dá)到65%-75%且穩(wěn)定5-8天，在下一周期降低HRT3-7h，最終HRT為12h; 第III階段：沉淀：控制初始沉降時間15min，當(dāng)泥位到排水口以下5cm處時， 在下一周期沉降時間降低3-6min，最終沉降時間為5min;第IV階段：排水， 換水比50%;第V階段：閑置：閑置時間2-10h，閑置后循環(huán)進(jìn)行下一周期;

　　啟動成功的標(biāo)志：當(dāng)混合液的顆粒粒徑大于300nm，并且總氮去除大于 60%，亞硝酸氮積累小于8mg/L時，認(rèn)為自養(yǎng)脫氮顆粒污泥培養(yǎng)啟動成功。

　　說明書

　　一種全程自養(yǎng)脫氮工藝顆粒污泥培養(yǎng)的快速啟動方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于城市生活污水處理與再生領(lǐng)域。具體涉及專用于中高氨氮水平 下全程自養(yǎng)脫氮(CANON)工藝顆粒污泥培養(yǎng)的快速啟動方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人為排放污水量急劇增加，水體污染現(xiàn)象越來越嚴(yán) 重，氮素污染是其中主要的危害，使水體富營養(yǎng)化進(jìn)而對人類造成嚴(yán)重危害。 目前，針對于污水中氮素的去除，城市污水處理廠多采用傳統(tǒng)硝化反硝化的脫 氮工藝，如厭氧-缺氧-好氧的A2/O工藝等。但基于傳統(tǒng)硝化反硝化工藝存在諸 多弊端，例如需要外加大量有機(jī)碳源，產(chǎn)生大量污泥和溫室氣體造成二次污染， 消耗大量的堿度和能源，基建成本較高，并且越來越難以達(dá)到日益苛刻的城市 污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　基于上述問題，上世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工藝,以其獨(dú)特的脫氮方式成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。 CANON工藝是亞硝化和厭氧氨氧化的耦合，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)的亞硝化菌(AOB) 和進(jìn)行厭氧氨氧化的厭氧氨氧化菌(Anammox)單級反應(yīng)器內(nèi)可以通過耦合作 用達(dá)到直接去除氨氮的目的，在氧氣存在的條件下，AOB以氨氮為電子供體， O2為電子受體，將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，Anammox菌是一種厭氧自養(yǎng)菌，在 厭氧的情況下利用NO2-將剩余的NH4+-N直接轉(zhuǎn)化為N2，同時生成少量硝酸鹽 氮。由于CANON工藝中的兩種菌都是自養(yǎng)細(xì)菌，所以無需外加有機(jī)碳源，產(chǎn) 生少量污泥和N2，不會造成二次污染。而氨氮只需要部分氧化為亞硝酸鹽氮， 不存在全程硝化以及反硝化過程，因此也可以節(jié)約大量的曝氣以及無機(jī)碳源。 理論上總氮去除率可以達(dá)到80%以上，是高效節(jié)能脫氮工藝的理想選擇。目前， CANON工藝生物濾柱技術(shù)發(fā)展較為成熟，但是填料的存在不可避免的會出現(xiàn)堵 塞的問題，從而大大降低處理效果，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。

　　因此，針對生物濾柱易堵塞的問題，如何解決這個問題使該工藝能夠長期 穩(wěn)定運(yùn)行，對于CANON工藝的進(jìn)一步應(yīng)用具有重要的意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種在中高氨氮濃度水質(zhì)條件下快速培養(yǎng)富集全程 自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的方法。為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí) 現(xiàn)的：

　　一種全程自養(yǎng)脫氮工藝顆粒污泥培養(yǎng)的快速啟動方法，采用SBR反應(yīng) 器，周期運(yùn)行，其特征在于：包括如下步驟：

　　1)首先接種污泥于反應(yīng)器內(nèi)：反應(yīng)器所接種的污泥為CANON生物濾柱反 沖洗出的絮狀污泥，污泥粒徑100-150nm，接種污泥濃度為2-3g/L;

　　2)在連續(xù)曝氣的條件下，反應(yīng)器快速啟動的具體方法為：第I階段：進(jìn)水， 采用人工模擬配水，控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為250-340mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃 度為0-8mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5-10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為 1400-2000mg/L，pH為7.5-8.3;第II階段：反應(yīng)，溫度為28-32℃，曝氣提供上 升流速和溶解氧，溶解氧DO為0.15-0.45mg/L，初始上升流速為93.59cm/h，當(dāng) 總氮去除率達(dá)到60%以上穩(wěn)定3-4天時在下一周期以25-35cm/h提高上升流速， 直到280.77cm/h;初始水力停留時間HRT為22h，當(dāng)總氮去除率達(dá)到65%-75% 且穩(wěn)定5-8天，在下一周期降低HRT3-7h，最終HRT為12h;第III階段：沉淀： 控制初始沉降時間15min，當(dāng)泥位到排水口以下5cm處時，在下一周期沉降時 間降低3-6min，最終沉降時間為5min;第IV階段：排水，換水比50%;第V 階段：閑置：閑置時間2-10h，閑置后循環(huán)進(jìn)行下一周期;

　　啟動成功的標(biāo)志：當(dāng)混合液的顆粒粒徑大于300nm，并且總氮去除大于60%， 亞硝酸氮積累小于8mg/L時，認(rèn)為自養(yǎng)脫氮顆粒污泥培養(yǎng)啟動成功。

　　具體原理如下：

　　1)首先接種污泥于反應(yīng)器內(nèi)：正在穩(wěn)定運(yùn)行的自養(yǎng)脫氮生物濾柱由于生物 量的積累，會出現(xiàn)堵塞，此時一般會通過反沖洗的方式解決，沖洗出的污泥接 種到SBR反應(yīng)器內(nèi)采用序批式培養(yǎng)的方式培養(yǎng)，接種污泥濃度2-3g/L。

　　2)在連續(xù)曝氣的條件下，反應(yīng)器快速啟動的具體方法為：連續(xù)曝氣條件下， 上升流速由93.59cm/h逐步上升到280.77cm/h，配水的氨氮質(zhì)量濃度為 250-340mg/L，提供適宜的堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400-2000mg/L，溫度控 制采用水浴加熱，水力停留時間HRT根據(jù)氨氮去除效果確定，當(dāng)氨氮去除率大 于70%穩(wěn)定5-8天，降低HRT3-7h。啟動成功的標(biāo)志：由于是培養(yǎng)顆粒污泥， 所以去除效果和顆粒粒徑是不可少的兩個衡量指標(biāo)，參考國內(nèi)外文獻(xiàn)明確顆粒 形成的標(biāo)志一般是平均粒徑大于300nm，相對于CANON工藝來說，總氮去除 率大于60%，亞硝酸氮積累小于8mg/L，認(rèn)為自養(yǎng)脫氮顆粒污泥培養(yǎng)啟動成功。

　　本發(fā)明通過培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，克服了生物濾柱本身存在的缺陷， 按照本發(fā)明的方法，經(jīng)過60余天的培養(yǎng)，成功培養(yǎng)出CANON顆粒污泥，為該 工藝的應(yīng)用提供了新思路。當(dāng)混合液的顆粒粒徑大于300nm，并且總氮去除大 于60%，亞硝酸氮積累小于8mg/L時，認(rèn)為自養(yǎng)脫氮顆粒污泥培養(yǎng)啟動成功。

　　本發(fā)明具有以下有益效果：

　　1)確立了以濾柱反沖洗污泥作為種泥啟動顆粒污泥培養(yǎng)的可能性;

　　2)確立了較為完整的CANON顆粒污泥培養(yǎng)模式，有效的解決了生物濾柱 存在的弊端。為工程實(shí)踐奠定了基礎(chǔ);

　　3)確定了以曝氣量作為衡量水力剪切力的控制指標(biāo)，簡單易行，便于操作。

　　4)確定了培養(yǎng)過程中各種水質(zhì)指標(biāo)的控制范圍，為工程實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。