一種將全程硝化污泥快速誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法
【專利摘要】一種SBR方式快速將全程硝化污泥誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法屬于水環(huán)境恢復(fù)與再生領(lǐng)域、污水處理廠自養(yǎng)脫氮領(lǐng)域。首先接種污水廠硝化污泥，控制高氨氮濃度、高游離氨、高曝氣條件防止污泥膨脹，使其快速適應(yīng)SBR反應(yīng)器；然后在高氨氮、無有機碳源的水質(zhì)條件下逐漸淘汰異養(yǎng)微生物；最后在低溶解氧的條件下抑制NOB等自養(yǎng)菌的生長，純化亞硝化污泥，成功實現(xiàn)了異養(yǎng)硝化污泥向自養(yǎng)亞硝化污泥的轉(zhuǎn)變。本發(fā)明異養(yǎng)菌淘汰，培養(yǎng)自養(yǎng)亞硝化工藝。相比傳統(tǒng)脫氮工藝需氧量小、能源耗費低，無需投加大量有機碳源。
【專利說明】一種將全程硝化污泥快速誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水環(huán)境恢復(fù)與再生領(lǐng)域、污水處理廠自養(yǎng)脫氮領(lǐng)域。具體涉及專用于常溫、SBR方式運行、快速將全程硝化污泥誘變?yōu)閬喯趸勰嗟姆椒ā?br> 【背景技術(shù)】
[0002]十一五以來，國家加大了對于環(huán)境污染治理的力度，尤其在水環(huán)境恢復(fù)方面，推行了國家科技重大專項一水體污染控制與治理，其投入高達(dá)112.66億元，而在十二五期間該數(shù)字將進(jìn)一步增加為逾140億元。此舉是為了解決近年來過度排放的氮磷元素導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化問題。據(jù)2012年環(huán)境狀況公報顯示，全國地表水總體為輕度污染，湖泊富營養(yǎng)化狀況嚴(yán)重，氮磷依舊為主要污染物。全國氨氮排放總量為253.6萬噸，其中工業(yè)源和生活源的排放量達(dá)到了 171.1萬噸，占氨氮排放總量的67.5%。因此，通過城市污水廠的興建與運行，對工業(yè)生活等點源污染進(jìn)行處理，去除氮磷等污染物，是緩解水環(huán)境危機的有效途徑。
[0003]現(xiàn)階段針對低碳氮比的城市生活污水，絕大部分污水處理廠采用基于硝化反硝化原理的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行生物脫氮，為達(dá)到污水處理一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是針對其中較為嚴(yán)格的氮素控制指標(biāo)，需要外加有機碳源，消耗巨大能源用以硝化液回流以滿足反硝化要求，使得污水處理成本居高不下；同時，投加的碳源最終變成溫室氣體，對環(huán)境造成了二次污染，這極大的制約了污水處理行業(yè)的發(fā)展。
[0004]近年來，自養(yǎng)脫氮成為氮素去除的熱點，尤其是以亞硝化-厭氧氨氧化為研究核心發(fā)展起來的新型自養(yǎng)脫氮工藝。硝化反應(yīng)是在有氧條件下，通過好氧菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝氮的過程。參與此過程的細(xì)菌有氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria,簡稱Α0Β)和亞硝酸鹽氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,簡稱NOB)兩種不同的自養(yǎng)菌。硝化反應(yīng)在兩種菌的作用下分兩個步驟進(jìn)行:
[0005]亞硝化反應(yīng):
[0006]硝化反應(yīng):
[0007]自養(yǎng)微生物厭氧氨氧化菌以NH/-N為電子供體，Ν02_-Ν為電子受體，將其轉(zhuǎn)化成n2。具有需氧量低、無需有機碳源和運行費用低等優(yōu)點。故改進(jìn)為自養(yǎng)脫氮污水廠的前提和核心是將水廠全程硝化污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯由蓙喌淖责B(yǎng)亞硝化污泥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種常溫下快速將全程硝化污泥誘變?yōu)閬喯趸勰嗟姆?法。
[0009]本發(fā)明所提供的一種快速將全程硝化污泥誘變?yōu)閬喯趸勰嗟姆椒ǎ窃诔貤l件下，接種污水廠普通硝化污泥，以模擬配水為進(jìn)水，以SBR反應(yīng)器為試驗裝置如圖1所示，采用進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水、閑置的運行方式，底部設(shè)有曝氣裝置，由轉(zhuǎn)子流量計控制。試驗中主要通過控制高氨氮濃度、高游離氨、高曝氣、逐漸降低沉淀時間防止污泥膨脹，適應(yīng)SBR反應(yīng)器；之后由于進(jìn)水不添加有機碳源而使異養(yǎng)微生物逐漸失去代謝活性而被淘洗出反應(yīng)器；最后降低反應(yīng)器中溶解氧純化氨氧化菌實現(xiàn)亞硝化污泥的培養(yǎng)。
[0010]本發(fā)明實例中，對于反應(yīng)器基本狀況進(jìn)行了具體描述，但本方法并不局限于此參數(shù)反應(yīng)器，一切SBR活性污泥反應(yīng)器皆可應(yīng)用此方法。
[0011]一種將全程硝化污泥快速誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0012]I)首先反應(yīng)器搭建，反應(yīng)器采用SBR反應(yīng)器，底部裝有曝氣裝置；
[0013]2)第I階段，抑制污泥膨脹，硝化污泥適應(yīng)SBR反應(yīng)器階段；反應(yīng)器接種的污泥為市政污水廠普通硝化污泥，接種污泥濃度為6.5-7g/L，污泥初始沉降比SV為0.75-0.8 ;控制初始進(jìn)水氨氮濃度為380~420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700-3000mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20-25°C，pH為7.7-8.1，調(diào)節(jié)氣體流量計使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為1.8-2.0mg/L，水力停留時間控制在24-25h ;反應(yīng)結(jié)束后初期控制沉淀時間為1-1.lh，之后每運行1-3個周期降低10%-20%的沉淀時間；當(dāng)污泥的沉降比SV降至0.5-0.52，認(rèn)為污泥膨脹已被抑制，硝化污泥已適應(yīng)SBR反應(yīng)器的運行；
[0014]3)第II階段，淘汰異養(yǎng)菌群并使反應(yīng)器穩(wěn)定運行；具體方法為:控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為380-420mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5_10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700-2800mg/L，反應(yīng)器溫度為20_25°C，pH為7.7-8.1，反應(yīng)器底部連續(xù)曝氣，溶解氧范圍在1.l _1.3mg/L，當(dāng)出水氨氮濃度在130-160mg/L時停止反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后沉淀時間控制在25-30min，將上清液排出，每次反應(yīng)完成后洗泥2_3次；當(dāng)總氮損失連續(xù)5天以上降低至15-25mg/L時，認(rèn)為硝化污泥中異養(yǎng)菌群已被淘汰；
[0015]4)第III階段，純化好氧氨氧化菌Α0Β，自養(yǎng)亞硝化污泥培養(yǎng)階段；具體方法為:控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為180-220mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/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_1500mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20-25°C，pH為7.7-8.1，水力停留時間HRT為10-12h，調(diào)節(jié)曝氣量使反應(yīng)器中溶解氧為0.5-0.6mg/L,反應(yīng)完成后排出上清液，洗泥2-3次；當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)氨氧化率連續(xù)7天以上達(dá)到90%以上，認(rèn)為自養(yǎng)亞硝化污泥純化培養(yǎng)成功。
[0016]與現(xiàn)有的硝化工藝相比較，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]I)本發(fā)明提供了一種可行的將全程硝化污泥誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法；
[0018]2)本發(fā)明確定了聯(lián)合氨氮濃度、游離氨、曝氣、沉淀時間為控制參數(shù)的抑制污泥膨脹、實現(xiàn)亞硝化的方法；
[0019]3)本發(fā)明提供了在常溫條件下，亞硝化污泥運行及維護(hù)的策略與方法。
[0020]本發(fā)明通過抑制污泥膨脹、適應(yīng)SBR反應(yīng)器一淘汰異養(yǎng)微生物一半亞硝化污泥純化培養(yǎng)的方法，通過對氨氮濃度、游離氨、曝氣、沉淀時間的控制，在實現(xiàn)較高氨氧化率和亞硝化率的基礎(chǔ)上，在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)了亞硝化污泥的培養(yǎng)。啟動過程操作簡單，容易控制，以本發(fā)明方法啟動反應(yīng)器，能實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝化工藝。
[0021]以下結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
【專利附圖】

【附圖說明】:[0022]圖1是本發(fā)明采用的SBR試驗裝置示意圖有效容積41.5升。
[0023]圖2是采用本發(fā)明方法的反應(yīng)器抑制污泥膨脹階段以及淘汰異養(yǎng)菌階段污泥濃度和污泥沉降比的變化。
[0024]圖3是采用本發(fā)明方法的反應(yīng)器在淘汰異養(yǎng)微生物階段進(jìn)、出水氮素變化及總氮損失的變化。
[0025]圖4是采用本發(fā)明方法的反應(yīng)器在純化亞硝化污泥階段總氮損失和亞硝化率的變化。
【具體實施方式】
[0026]實施例
[0027]本發(fā)明為一種將全程硝化污泥快速誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法，其思路為:抑制污泥膨脹、適應(yīng)SBR反應(yīng)器一淘汰異養(yǎng)微生物一半亞硝化污泥純化培養(yǎng)。
[0028]試驗裝置為柱形SBR反應(yīng)器，如圖1所示。試驗裝置由有機玻璃制成，內(nèi)徑230mm，高1.lm，總?cè)莘e45.7L，有效容積41.5L。反應(yīng)器壁上每IOOmm設(shè)有一個取樣口，沉淀后的上清液由反應(yīng)器中部出水口排出，換水比為50%。反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣裝置，由轉(zhuǎn)子流量計控制。
[0029]反應(yīng)器內(nèi)首先接種從污水廠直接取回的全程硝化污泥。首先，控制高氨氮濃度、高游離氨、高曝氣條件防止污泥膨脹，控制初始進(jìn)水氨氮濃度為380~420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700-3000mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20_25°C，形成的游離氨為15_18mg/L。調(diào)節(jié)氣體流量計使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為1.8-2.0mg/L，水力停留時間為24-25h。由于初始污泥的沉降性差，30min沉降比為0.75-0.8,為防止浪費過多污泥，反應(yīng)結(jié)束后初期控制沉淀時間為lh，排 出上清液，之后運行了 2個周期，污泥沉降比有一定改善，達(dá)到了 0.6，把沉淀時間縮短lOmin。之后每2個周期都會降低沉淀時間10%_20%。至運行到第6個周期，反應(yīng)結(jié)束后沉淀時間控制為30min，污泥的沉降比SV降至0.5-0.52，認(rèn)為污泥膨脹已被抑制，硝化污泥已適應(yīng)SBR反應(yīng)器的運行。這一階段共歷時7d;
[0030]淘汰異養(yǎng)微生物階段，控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為380_420mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5-10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700_2800mg/L，無有機碳源，以淘汰異養(yǎng)菌。反應(yīng)器溫度為20-25°C，pH為7.7-8.1，反應(yīng)器底部連續(xù)曝氣，溶解氧范圍在1.1-1.3mg/L,當(dāng)出水氨氮濃度在130-160mg/L時停止反應(yīng)，為自養(yǎng)微生物提供較好的水質(zhì)環(huán)境。反應(yīng)結(jié)束后沉淀時間控制在25-30分鐘，將上清液排出，每次反應(yīng)完成后洗泥2-3次，每天運行一個周期。此階段異養(yǎng)微生物不斷死亡并被淘洗出反應(yīng)器，因此總氮損失逐漸降低，至第8天，總氮損失量降低至50mg/L以下并趨于平緩。此后此階段總氮損失連續(xù)5天穩(wěn)定在30mg/L以下,認(rèn)為硝化污泥中異養(yǎng)菌群已被淘汰。這一階段共歷時13d ；
[0031]最后,純化好氧氨氧化菌A0B，自養(yǎng)亞硝化污泥培養(yǎng)階段?？刂七M(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為180-220mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5_10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400-1500mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20_25°C，pH為7.7-8.1，水力停留時間HRT為10-12h，調(diào)節(jié)曝氣量使反應(yīng)器中溶解氧為0.5-0.7mg/L,反應(yīng)完成后排出上清液，洗泥2-3次。此階段總氮損失一直在30mg/L以下，前期亞硝化率為65%_80%，反應(yīng)至第12個周期，亞硝化率有了一定提高，自第16個周期后亞硝化率一直穩(wěn)定在90%以上并穩(wěn)定運行了 14d。這一階段 共歷經(jīng)30d。
【權(quán)利要求】
1.一種將全程硝化污泥快速誘變?yōu)樽责B(yǎng)亞硝化污泥的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)首先反應(yīng)器搭建，反應(yīng)器采用SBR反應(yīng)器，底部裝有曝氣裝置； 2)第I階段，抑制污泥膨脹，硝化污泥適應(yīng)SBR反應(yīng)器階段；反應(yīng)器接種的污泥為市政污水廠普通硝化污泥，接種污泥濃度為6.5-7g/L，污泥初始沉降比SV為0.75-0.8 ;控制初始進(jìn)水氨氮濃度為380~420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700-3000mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20-25°C，pH為7.7-8.1，調(diào)節(jié)氣體流量計使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為1.8-2.0mg/L，水力停留時間控制在24-25h ;反應(yīng)結(jié)束后初期控制沉淀時間為1-1.lh，之后每運行1-3個周期降低10%-20%的沉淀時間；當(dāng)污泥的沉降比SV降至0.5-0.52，認(rèn)為污泥膨脹已被抑制，硝化污泥已適應(yīng)SBR反應(yīng)器的運行； 3)第II階段，淘汰異養(yǎng)菌群并使反應(yīng)器穩(wěn)定運行；具體方法為:控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為380-420mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/L，磷酸鹽質(zhì)量濃度為5_10mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2700-2800mg/L，反應(yīng)器溫度為20_25°C，pH為7.7-8.1，反應(yīng)器底部連續(xù)曝氣，溶解氧范圍在1.1-1.3mg/L,當(dāng)出水氨氮濃度在130-160mg/L時停止反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后沉淀時間控制在25-30min，將上清液排出，每次反應(yīng)完成后洗泥2_3次；當(dāng)總氮損失連續(xù)5天以上降低至15-25mg/L時,認(rèn)為硝化污泥中異養(yǎng)菌群已被淘汰； 4)第III階段,純化好氧氨氧化菌Α0Β，自養(yǎng)亞硝化污泥培養(yǎng)階段；具體方法為:控制進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為180-220mg/L，亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度為l_3mg/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_1500mg/L，反應(yīng)器溫度控制在20-25°C，pH為7.7-8.1，水力停留時間HRT為10-12h，調(diào)節(jié)曝氣量使反應(yīng)器中溶解氧為0.5-0.6mg/L，反應(yīng)完成后排出上清液，洗泥2-3次；當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)氨氧化率連續(xù)7天以上達(dá)到90%以上，認(rèn)為自養(yǎng)亞硝化污泥純化培養(yǎng)成功。
【文檔編號】C02F3/12GK103723821SQ201310743376
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】李冬, 吳青, 蘇慶嶺, 梁瑜海, 曾輝平, 張 杰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)