一種快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的反應(yīng)器及快速啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的反應(yīng)器及快速啟動方法，屬于廢水生物處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的硝化-反硝化脫氮方法已經(jīng)很難滿足目前高氨氮廢水的處理要求。厭氧氨氧化工藝作為一種廉價、高效的一種新型脫氮工藝，尤其適用于高氨氮廢水處理領(lǐng)域。厭氧氨氧化是指在厭氧的條件下將NH/-N和N02 -N轉(zhuǎn)化為隊(duì)的過程，在此反應(yīng)過程中不需要有機(jī)物和氧氣的參與，使得其脫氮成本大幅降低。其反應(yīng)式為:
[0003]NH/+1.32N02 +0.06HC03 +0.13H+— 1.02N 2+0.26N03 +0.066CH200.5N0.15+2.03H20(1)，因此厭氧氨氧化工藝的高效廉價性得到人們廣泛的關(guān)注。
[0004]厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)技術(shù)在廢水生物脫氮方面表現(xiàn)出許多優(yōu)于傳統(tǒng)硝化-反硝化生物脫氮工藝的特點(diǎn)，在該領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。但由ΑΝΑΜΜ0Χ反應(yīng)本身可以看出，其反應(yīng)物為NH/和N0 2，而實(shí)際廢水中的氮素多以有機(jī)氮和氨氮形態(tài)存在，很少有亞硝態(tài)氮。針對這一問題，研究者開發(fā)出了不同的基于厭氧氨氧化技術(shù)的生物脫氮工藝，如亞硝化-厭氧氨氧化工藝、完全自養(yǎng)生物脫氮工藝以及突破以N02作為電子受體的硫酸型厭氧氨氧化工藝。這些新型工藝的研究與應(yīng)用將有力促進(jìn)ΑΝΑΜΜ0Χ技術(shù)在水處理領(lǐng)域的工程化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)污水的低能耗處理。
[0005]然而，厭氧氨氧化菌的世代周期長，生長緩慢，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用與發(fā)展。序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)操作簡單，但污泥流失比較嚴(yán)重。如何防止污泥流失，以及控制溶解氧含量，快速啟動硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)成為我們研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明涉及一種快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的反應(yīng)器，利用本發(fā)明中的反應(yīng)器將污泥附著在下層填料上，實(shí)現(xiàn)好氧區(qū)與厭氧區(qū)的分離，快速啟動同步硝化、厭氧氨氧化反應(yīng)，進(jìn)行高效處理含氮廢水。本發(fā)明反應(yīng)器的聚乙烯填料使微生物固著在填料上生長，具有穩(wěn)定的生態(tài)條件，易于生長繁殖，固體停留時間與水力停留時間相分離，能夠存活世代時間較長的微生物，如硝化菌與厭氧氨氧化菌等，具有較高的脫氮能力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的反應(yīng)器，包括長柱形的反應(yīng)器，在反應(yīng)器的底部設(shè)置有進(jìn)水口，側(cè)壁上部設(shè)置有出水口，其特征在于，在反應(yīng)器內(nèi)底部鋪設(shè)有礫石層，礫石層的厚度為3?5cm，在礫石層上方設(shè)置有帶孔的下隔板，在下隔板上設(shè)置有填料層，填料層內(nèi)部有空隙，填料層的孔隙率為0.6?0.8，填料層的厚度為反應(yīng)器高度的2/5?1/2，填料層的頂部設(shè)置有帶孔的上隔板，在填料層的上部設(shè)置有曝氣反應(yīng)器。
[0009]本發(fā)明優(yōu)選的，礫石層中礫石平均直徑為2?8mm，在礫石層中鋪設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管與進(jìn)水口連接。
[0010]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的填料層是由若干內(nèi)部帶孔的聚乙烯填料顆粒堆積形成，聚乙稀填料顆粒的比表面積:680?710m2/m3。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，聚乙烯填料顆粒包括圓環(huán)形的殼體，整體呈圓柱形，殼體內(nèi)設(shè)置有十字交叉的隔板，殼體的外圓周面上均布有凸起的翅片，所述圓柱形的高度:8?12_，直徑:6 ?10mmη
[0012]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的反應(yīng)器包括上反應(yīng)器和下反應(yīng)器，上反應(yīng)器與下反應(yīng)器通過螺栓密封扣合在一起，上隔板設(shè)置在上反應(yīng)器與下反應(yīng)器之間。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的進(jìn)水口外接回流栗，回流栗通過管路與反應(yīng)器的上部連接，將水從反應(yīng)器的上部回流至反應(yīng)器內(nèi)。
[0014]本發(fā)明礫石層的設(shè)置使待處理污水與污泥充分接觸，聚乙烯填料顆粒有利于污泥充分附著，以及處理廢水與污泥的充分接觸，同時避免污泥的流失。
[0015]本發(fā)明的反應(yīng)器采用帶小孔的上隔板和下隔板將反應(yīng)器分為兩個反應(yīng)區(qū)，下層污泥區(qū)與上層曝氣區(qū)，通過回流，使上下層水質(zhì)混合均勻。
[0016]利用上述反應(yīng)器快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的方法，包括步驟如下:
[0017](1)將污泥投加至快速啟動厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)的反應(yīng)器的填料層區(qū)內(nèi)，所述的污泥為亞硝化污泥與厭氧氨氧化污泥的混合污泥；
[0018](2)向已投加污泥的填料層區(qū)內(nèi)投加聚乙烯填料顆粒形成填料層，填料層的孔隙率為0.6?0.8，填料層的厚度為反應(yīng)器高度的2/5?1/2，將聚乙烯填料顆粒與污泥攪拌混合均勻，使得污泥均勻覆蓋在填料顆粒上，聚乙烯填料顆粒充滿整個填料層區(qū)，上隔板將填料層固定；
[0019](3)從反應(yīng)器的底部利用蠕動栗通入待處理廢水，根據(jù)反應(yīng)器的體積調(diào)節(jié)蠕動栗轉(zhuǎn)速以控制進(jìn)水流速，使待處理污水在反應(yīng)器內(nèi)水力停留時間為6?60小時，通入待處理廢水后的填料層區(qū)內(nèi)污泥濃度為4000?9000mg/L，同時采用加熱帶或恒溫循環(huán)水浴反應(yīng)器使反應(yīng)器內(nèi)部溫度維持在30?35度，并利用在線溶解氧儀嚴(yán)格控制D0在0.3-lmg/L，調(diào)節(jié)pH保持在7.0-7.8 ;
[0020](4)反應(yīng)器運(yùn)行50?110天后成功啟動污泥厭氧氨氧化耦合亞硝化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對污水中的氮素的高效脫除，然后進(jìn)入穩(wěn)定階段，穩(wěn)定運(yùn)行期間總氮去除負(fù)荷達(dá)到610±20mgN/L/d以上。
[0021]本發(fā)明優(yōu)選的，通入待處理廢水后，會有少部分污泥流出，并利用蠕動栗對反應(yīng)器上層液體進(jìn)行回流至填料層區(qū)內(nèi)，回流速率與進(jìn)水速率的比值:15?22 ;啟動階段初始進(jìn)水中氨氮濃度為90?150mgN/L，并且每天測定一次氮化合物濃度，啟動階段保持回流。
[0022]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的亞硝化污泥和厭氧氨氧化污泥的混合污泥中亞硝化污泥與厭氧氨氧化污泥的重量比為1: (1-2)。
[0023]本發(fā)明優(yōu)選的，所述亞硝化污泥為亞硝化反應(yīng)生產(chǎn)過剩或廢棄的污泥和出水污泥制得，將亞硝化反應(yīng)器中的剩余污泥和出水污泥收集，充分曝氣保持其活性。
[0024]本發(fā)明的污泥含水率大于等于98wt%。
[0025]亞硝化又叫部分硝化。硝化作用分兩個階段:第一階段為亞硝化，即銨根(NH4+)氧化為亞硝酸根(no2)的階段。第二階段為亞硝酸根氧化，即亞硝酸根(no2)氧化為硝酸根(no3)的階段。
[0026]本發(fā)明優(yōu)選的，所述厭氧氨氧化污泥為厭氧氨氧化反應(yīng)器生產(chǎn)過?；驈U棄的污泥和/或出水污泥制得，將厭氧氨氧化反應(yīng)器生產(chǎn)過?；驈U棄的顆粒污泥和/或出水污泥收集，以干凈且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:2?4，在3?4°C下密封保存?zhèn)溆?，厭氧氨氧化污泥顏色為棕紅色或棕黃色。
[0027]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)中利用NaHC03調(diào)節(jié)pH。
[0028]本發(fā)明優(yōu)選的，反應(yīng)器為立式圓柱形，反應(yīng)區(qū)分兩層，污泥附著在聚乙烯填料上，有效容積為10L?500m3，待處理污水在序批式生物過濾顆粒反應(yīng)器內(nèi)水力停留時間為60?60小時。
[0029]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)快速啟動亞硝化耦合厭氧氨氧化工藝，根據(jù)硝化菌和厭氧氨氧化菌需氧量的不同，設(shè)計(jì)D0值為0.3-lmg/L，利用在線溶解氧儀嚴(yán)格控制溶解氧量。
[0030]本發(fā)明的裝置以及運(yùn)行方式增加了系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力。當(dāng)?shù)孜餄舛刃蚺皆黾訒r，細(xì)菌的酶活性增加，加之氧濃度梯度的交替變化，系統(tǒng)微生物具有較高的代謝活性，更容易克服進(jìn)水濃度和組分變化帶來的影響。
[0031]本發(fā)明反應(yīng)器的曝氣裝置安裝在上層區(qū)，通過回流，可使得填料區(qū)內(nèi)溶解氧從