申請(qǐng)日2013.10.14

　　公開(公告)日2015.03.04

　　IPC分類號(hào)C02F3/28

　　摘要

　　一種UASB內(nèi)強(qiáng)化厭氧氨氧化顆粒污泥的方法屬于城市生活污水脫氮處理與再生領(lǐng)域。本發(fā)明采用UASB反應(yīng)器，通過提高進(jìn)水流量和回流比，經(jīng)過顆粒污泥形成階段、顆粒污泥強(qiáng)化階段、顆粒污泥穩(wěn)定階段，在70d內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了總氮去除負(fù)荷達(dá)到6.5kgN/m3/d，平均粒徑為2.0mm，成功強(qiáng)化了厭氧氨氧化顆粒污泥，比王俊敏等(2011)利用UASB反應(yīng)器培養(yǎng)的厭氧氨氧化顆粒污泥的平均粒徑大1.27mm，總氮去除負(fù)荷高0.77kgN/m3/d。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種UASB內(nèi)強(qiáng)化厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征是： 在28℃～32℃條件下，試驗(yàn)裝置包括進(jìn)水裝置、主體反應(yīng)器UASB、 回流裝置;UASB由底部布水區(qū)、中間反應(yīng)區(qū)、頂部三相分離器 組成;反應(yīng)區(qū)徑深比為1:10～1:15，分為下部活性污泥區(qū)和上部填 料區(qū)，下部活性污泥區(qū)和上部填料區(qū)體積比為1:1～2:1;

　　1)顆粒污泥形成階段，接種厭氧氨氧化絮狀污泥，連續(xù)流運(yùn) 行，進(jìn)水基質(zhì)為氨氮和亞硝酸鹽氮，通過調(diào)整進(jìn)水流量，控制反 應(yīng)器的水力停留時(shí)間HRT在1.0～2.0h，控制反應(yīng)器的斷面流速在 0.005cm/s～0.020cm/s;若反應(yīng)器總氮去除率連續(xù)3d以上超過75%， 則通過增加進(jìn)水流量來提高斷面流速，每次提高不超過35%，直 到反應(yīng)器的斷面流速提高到0.0200～0.0300cm/s，當(dāng)連續(xù)3d以上 總氮去除負(fù)荷超過4.0kgN/m3/d時(shí)，將活性污泥區(qū)污泥取出，測(cè)定 污泥濃度、SV和平均粒徑，然后將污泥接回反應(yīng)器;若SV2減 去SV10的差值與SV2的比值不超過10%，污泥平均粒徑超過 1mm，認(rèn)為顆粒污泥形成;

　　2)顆粒污泥強(qiáng)化階段，繼續(xù)提高斷面流速，增設(shè)回流裝置， 保持出水回流比R=1.15～1.30，控制HRT在0.33～0.48h，控制反 應(yīng)器的斷面流速在0.2000cm/s～0.2900cm/s;若反應(yīng)器總氮去除率 連續(xù)3d以上超過75%，則提高斷面流速，每次提高不超過20%， 直到反應(yīng)器的斷面流速提高到0.2900cm/s，連續(xù)3d以上總氮去除 負(fù)荷穩(wěn)定在6.2kgN/m3/d～6.8kgN/m3/d時(shí)，且不再隨進(jìn)水流量的增 加而增加為止;每提高一次斷面流速，運(yùn)行7d后，將活性污泥區(qū) 污泥取出，測(cè)定污泥濃度、SV10和平均粒徑;若污泥濃度、平均 粒徑較上一次提高斷面流速時(shí)的污泥濃度、平均粒徑有所增長(zhǎng)， 且SV10減小，但反應(yīng)器總氮去除負(fù)荷不再隨進(jìn)水流量的增加而 增加，則認(rèn)為顆粒污泥強(qiáng)化階段成功;

　　3)顆粒污泥穩(wěn)定階段，固定進(jìn)水流量不變，設(shè)定起始出水回 流比R=1.45～1.55，每7d將活性污泥區(qū)污泥取出，測(cè)定污泥濃度、 SV10和平均粒徑，然后將污泥接回反應(yīng)器;若污泥濃度、平均粒 徑較上一次提高出水回流比時(shí)的污泥濃度、平均粒徑有所增長(zhǎng)， 而SV10減小，則提高出水回流比，每次提高不超過20%;直到 R=2.05～2.15，測(cè)得污泥濃度、SV10較上一次提高出水回流比時(shí) 的污泥濃度、SV10相差不超過1%～3%，且平均粒徑較上一次提 高出水回流比時(shí)的平均粒徑相差不超過1%，認(rèn)為顆粒污泥穩(wěn)定階 段完成。

　　說明書

　　一種UASB內(nèi)強(qiáng)化厭氧氨氧化顆粒污泥的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于城市生活污水脫氮處理與再生領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX)工藝是近幾 年發(fā)現(xiàn)的新型生物脫氮技術(shù)，是指在厭氧條件下，厭氧氨氧化菌直接以NH4+為電子供體，以NO3-或NO2-為電子受體，將NH4+，NO3-或NO2-轉(zhuǎn)變成N2的 生物學(xué)過程。因其具有可高負(fù)荷運(yùn)行，節(jié)省曝氣、耗能少，無需外加有機(jī)碳 源、無二次污染，剩余污泥產(chǎn)量低，運(yùn)行、基建費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)問世就 受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，具有很高的科學(xué)研究與實(shí)用價(jià)值。但厭氧氨氧 化菌生長(zhǎng)速率低，倍增時(shí)間長(zhǎng)，加之傳統(tǒng)的活性污泥法與生物膜法由于污泥 沉降性能差，易造成污泥流失，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度降低，脫氮性能下 降。研究表明，由于顆粒污泥沉降性能良好，不易被洗出，可使其內(nèi)部的微 生物有效持留在反應(yīng)器內(nèi)，增加微生物濃度，提高脫氮效率。

　　目前普遍認(rèn)為,水力剪切力是影響顆粒污泥形成和顆粒污泥性質(zhì)的關(guān)鍵因 素之一。叢巖等(2013)以好氧硝化顆粒污泥與厭氧氨氧化生物膜做為接種 污泥,在缺氧條件下利用EGSB反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥。通過調(diào)節(jié) HRT來培養(yǎng)顆粒污泥，反應(yīng)器運(yùn)行80d后,培養(yǎng)出成熟的厭氧氨氧化顆粒污泥, 平均粒徑0.556mm;89d時(shí),總氮去除負(fù)荷達(dá)4.758kgN/m3/d。王俊敏等(2011) 采用UASB，逐步降低HRT，經(jīng)過70天，HRT由1.26h縮短至0.14h,獲得 的容積氮去除速率為5.73kgN/m3/d;在此工況下獲得的厭氧氨氧化污泥顆粒呈 紅褐色,粒徑分布主要集中在0.5～0.9mm,平均粒徑為0.73mm。

　　雖然增大剪切力，即降低水力停留時(shí)間HRT，增大斷面流速，增加進(jìn)水 流量，可以加快并強(qiáng)化顆粒污泥的形成，但當(dāng)污泥去除負(fù)荷達(dá)到一定程度穩(wěn) 定后，繼續(xù)增大進(jìn)水流量，會(huì)導(dǎo)致去除率下降，出水水質(zhì)惡化、不達(dá)標(biāo)。利 用UASB出水再回流的方法，不僅起到對(duì)原水稀釋的作用，最主要的是在不 增加進(jìn)水流量的前提下，增大斷面流速，從而提高水流剪切力，強(qiáng)化顆粒污 泥，使已形成的顆粒污泥具有更好的沉降性能。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明目的在于在保證出水水質(zhì)的前提下，提供一種強(qiáng)化顆粒污泥的方 法。

　　本發(fā)明是在28～32℃條件下，以人工配水為基礎(chǔ)用水，采用上部裝有填料， 下部為活性污泥區(qū)的UASB為實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)水基質(zhì)為氨氮和亞硝酸鹽氮，通 過調(diào)整進(jìn)水流量和出水回流比的運(yùn)行策略來強(qiáng)化顆粒污泥的形成。總氮去除 負(fù)荷為反應(yīng)器單位體積每天所能去除的總氮質(zhì)量;回流比為出水回流流量與 進(jìn)水流量的比值;污泥濃度為取反應(yīng)器內(nèi)污泥混合液，稱干污泥重，干污泥 重與污泥混合液體積的比值;SV2即2分鐘污泥沉降比，取自反應(yīng)器污泥置 于量筒內(nèi)，2分鐘后污泥所占體積與取出污泥總體積的比值，即為2分鐘污泥 沉降比;SV10即10分鐘污泥沉降比，取自反應(yīng)器污泥置于量筒內(nèi)，10分鐘 后污泥所占體積與取出污泥總體積的比值，即為10分鐘污泥沉降比;具體步 驟如下：

　　一種UASB內(nèi)強(qiáng)化厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征是：在28℃～32℃ 條件下，試驗(yàn)裝置包括進(jìn)水裝置、主體反應(yīng)器UASB、回流裝置;UASB由底 部布水區(qū)、中間反應(yīng)區(qū)、頂部三相分離器組成;反應(yīng)區(qū)徑深比為1:10～1:15， 分為下部活性污泥區(qū)和上部填料區(qū)，下部活性污泥區(qū)和上部填料區(qū)體積比為 1:1～2:1;

　　1)顆粒污泥形成階段，接種厭氧氨氧化絮狀污泥，連續(xù)流運(yùn)行，進(jìn)水基 質(zhì)為氨氮和亞硝酸鹽氮，通過調(diào)整進(jìn)水流量，控制反應(yīng)器的水力停留時(shí)間HRT 在1.0～2.0h，控制反應(yīng)器的斷面流速在0.005cm/s～0.020cm/s;若反應(yīng)器總氮去 除率連續(xù)3d以上超過75%，則通過增加進(jìn)水流量來提高斷面流速，每次提高 不超過35%，直到反應(yīng)器的斷面流速提高到0.0200～0.0300cm/s，當(dāng)連續(xù)3d以 上總氮去除負(fù)荷超過4.0kgN/m3/d時(shí)，將活性污泥區(qū)污泥取出，測(cè)定污泥濃度、 SV和平均粒徑，然后將污泥接回反應(yīng)器;若SV2減去SV10的差值與SV2 的比值不超過10%，污泥平均粒徑超過1mm，認(rèn)為顆粒污泥形成;

　　2)顆粒污泥強(qiáng)化階段，繼續(xù)提高斷面流速，增設(shè)回流裝置，保持出水回 流比R=1.15～1.30，控制HRT在0.33～0.48h，控制反應(yīng)器的斷面流速在 0.2000cm/s～0.2900cm/s;若反應(yīng)器總氮去除率連續(xù)3d以上超過75%，則提高 斷面流速，每次提高不超過20%，直到反應(yīng)器的斷面流速提高到0.2900cm/s， 連續(xù)3d以上總氮去除負(fù)荷穩(wěn)定在6.2kgN/m3/d～6.8kgN/m3/d時(shí)，且不再隨進(jìn)水 流量的增加而增加為止;每提高一次斷面流速，運(yùn)行7d后，測(cè)定污泥濃度、 SV10和平均粒徑;若污泥濃度、平均粒徑較上一次提高斷面流速時(shí)的污泥濃 度、平均粒徑有所增長(zhǎng)，且SV10減小，但反應(yīng)器總氮去除負(fù)荷不再隨進(jìn)水流 量的增加而增加，則認(rèn)為顆粒污泥強(qiáng)化階段成功;

　　3)顆粒污泥穩(wěn)定階段，固定進(jìn)水流量不變，設(shè)定起始出水回流比 R=1.45～1.55，每7d將污泥取出，測(cè)定污泥濃度、SV10和平均粒徑，然后將 污泥接回反應(yīng)器;若污泥濃度、平均粒徑較上一次提高回流比時(shí)的污泥濃度、 平均粒徑有所增長(zhǎng)，而SV10減小，則提高回流比，每次提高不超過20%;直 到R=2.05～2.15，測(cè)得污泥濃度、SV10較上一次提高回流比時(shí)的污泥濃度、 SV10相差不超過1%～3%，且平均粒徑較上一次提高回流比時(shí)的平均粒徑相 差不超過1%，認(rèn)為顆粒污泥穩(wěn)定階段完成。

　　與現(xiàn)有強(qiáng)化厭氧氨氧化顆粒污泥的方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

　　1、厭氧氨氧化顆粒污泥經(jīng)強(qiáng)化后，粒徑更大，污泥沉降性能更好，抗水 力沖擊能力更強(qiáng)，污泥流失現(xiàn)象明顯減弱，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度增加，脫氮性 能增強(qiáng)。

　　2、提高剪切力，不是單純依靠提高進(jìn)水流量，還利用了出水回流。在反 應(yīng)器總氮去除負(fù)荷增加的同時(shí)，顆粒污泥性能也得到了更快的加強(qiáng);當(dāng)總氮 去除負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，增大回流比，來提高水力剪切力，在保證出水水質(zhì)的前提 下，強(qiáng)化顆粒污泥并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。