本发明提出的一种利用前置厌氧搅拌快速启动亚硝化的方法属于城市污水处理与资源化领域。在SBR反应器内利用反应前期的前置厌氧搅拌策略快速启动亚硝化,其步骤为:首先接种城市污水厂的硝化污泥,进水氨氮浓度控制在120±15mg/L,通过控制曝气量使溶解氧稳定在0.2-0.5 mg/L,利用前置厌氧搅拌,20天60个周期成功启动亚硝化,亚硝化率90%以上。在此条件下稳定运行15天30个周期以上,亚硝化率一直在90%以上。改变进水氨氮浓度在35±5mg/L,亚硝化率一直在90%以上,保持了亚硝化长期稳定运行。本发明解决了长期以来启动亚硝化单纯利用游离氨和低溶解氧的传统思路,使亚硝化的启动更加快速、便捷和高效。
1.一种利用前置厌氧搅拌快速启动亚硝化的方法,其特征在于:将污水处理厂硝化污泥接种到SBR反应器中,进水氨氮浓度为120±15mg/L,控制溶解氧在0.2-0.5mg/L连续曝气8-12小时,让接种污泥适应新环境;适应结束后,采用连续曝气,连续取样测定三氮浓度直到氨氮浓度为0,此时间确定为SBR反应时间即为每个周期曝气反应时间;确定反应时间后,继续控制溶解氧为0.20-0.50mg/l,进水氨氮浓度120±15mg/L,并在每个周期反应前进行前置厌氧搅拌,前置厌氧搅拌时间与SBR反应时间比为1:3,计算出水亚硝化率即反应积累的亚硝酸盐与积累的亚硝酸盐与硝酸盐之和的比值;维持此条件运行,待亚硝化率达到90%以上,再一直稳定运行15天30个周期以上,即成功启动亚硝化。技术领域
本发明属于城市污水处理与资源化领域。具体涉及利用反应前期厌氧搅拌的作用实现亚硝化的快速启动的方法。
背景技术
近年来,虽然我国污水处理率不断提高,但由氮和磷污染引起的水体富营养化问题不仅没有解决,而且日益严重趋势。这就要求我们在提高污水处理率的同时,进一步严格控制污水处理厂氮和磷的排放。因此,在我国污水处理工艺中应用脱氮除磷新技术,实现污水厂稳定、高效、低耗运行至关重要。国内外学者对污水生物脱氮技术进行了大量研究,污水生物脱氮理论取得了较大突破,与此同时,废水生物脱氮技术也取得了快速发展,涌现出一批具有创新意义的生物脱氮工艺,如同时硝化反硝化技术、亚硝化反硝化技术、亚硝化-厌氧氨氧化技术等,而其中多种技术都以亚硝化为前提的。1975年,Votes等在处理高氨氮废水时发现亚氮积累现象,并首次提出了亚硝化反硝化的概念。这一发现使人们摆脱了过去一直认为实现废水的生物脱氮就必须经过全程硝化和反硝化才能去除的观点。1986年Sutherson等通过实验证明了经过亚硝化途径进行生物脱氮的可行性,同年Turk和Mavinic用推流式前置反硝化活性污泥脱氮系统也取得了亚硝化生物脱氮的成功。其次比较成功把短程硝化应用到实际污水处理中的是1997年Delft大学开发出的SHARON工艺。其基本原理是在同一个反应器内实现短程硝化和反硝化,生成氮气。该工艺是在较高的温度(30~40°C)下,采用单个CSTR(Continuousxa0flowxa0Stirredxa0Tankxa0Reactor)反应器实现的1998年比利时Gent大学开发了OLAND工艺。Linpingxa0Kuai用4L的SBR反应器,在配水氨氮浓度为1000mg/L的条件下达到氨氮去除负荷0.13g/(L·d)。2001年,Vanxa0Dongen等首先以实验室规模研究了亚硝化—厌氧氨氧化耦合的工艺处理荷兰Dokhaven污水处理厂低碳氮比的硝化污泥上清液。目前亚硝化—厌氧氨氧化工艺在其他地区尚未见到有工业化应用的报道,因此,如何有效的控制该技术的运行条件和参数等问题仍需继续进行研究。世界各国特别市欧洲发达国家的科学家都在致力于此方面的研究,我国也正处在实验室研究阶段。大量的研究已经证实了亚硝化对于新型脱氮工艺的价值,然而目前能够快速启动亚硝化以及亚硝化的稳定运行仍是阻碍这一技术广泛进行实际应用的难点。因为在开放体系中,氨氧化菌和亚硝酸氧化菌普遍共存,而且它们的特性比较接近,并不容易将二者区分出来。研究多利用二者的氧饱和系数以及对游离氨的限制范围来进行亚硝化的启动,而过高的游离氨大多是由较高的进水氨氮浓度、pH等条件进行调节,不能普遍的用于实际应用中,此外过低的溶解氧启动又会延长了启动时间。而前置厌氧搅拌是利用了AOB的“饥饿效应”,即AOB相比于NOB在突增的基质下能有更好的适应性和活性。通过这一原理利用在反应前期进行厌氧搅拌的运行方式,使AOB和NOB都处在一个“饥饿”的状态下,从而更好的抑制NOB,加快亚硝化启动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用前置厌氧搅拌的方式实现硝化污泥的快速启动亚硝化的方法。本发明提供一种硝化污泥实现亚硝化快速启动的方法,其特征在于:将污水处理厂硝化污泥接种到SBR反应器中,进水氨氮浓度为120±15mg/L,控制溶解氧在0.2-0.5xa0mg/L连续曝气8-12小时,让接种污泥适应新环境;适应结束后,采用连续曝气,连续取样测定三氮浓度直到氨氮浓度为0,此时间确定为SBR反应时间即为每个周期曝气反应时间;确定反应时间后,继续控制溶解氧为0.20-0.50mg/l,进水氨氮浓度120±15mg/L,并在每个周期反应前进行前置厌氧搅拌,前置厌氧搅拌时间与SBR反应时间比为1:3,计算出水亚硝化率即反应积累的亚硝酸盐与积累的亚硝酸盐与硝酸盐之和的比值。维持此条件运行,待亚硝化率达到90%以上,再一直稳定运行15天30个周期以上,即成功启动亚硝化。直接接种污水处理厂回流硝化污泥于序批式生物反应器(SBR)中,控制进水氨氮浓度为120±15mg/L,并通过调节曝气量控制溶解氧稳定在0.20-0.50mg/L。在每个周期反应前对污泥进行厌氧搅拌,前置厌氧搅拌时间与SBR反应时间比为1:3,计算出水亚硝化率即反应积累的亚硝酸盐与积累的亚硝酸盐与硝酸盐之和的比值。待亚硝化率达到90%以上,此条件下稳定运行15天30个周期以上。本发明所提供的亚硝化快速启动的方法,是利用前置厌氧搅拌这一策略,利用AOB与NOB对“饥饿”的不同适应性以序批式生物反应器(SBR)方式来实现亚硝化的快速启动。具体步骤如下:步骤1:反应器搭建反应器采用SBR反应器,反应器装有曝气装置,可以通过调节曝气量来控制反应器废水中的溶解氧浓度。反应器设置简单的自动控制装置,实现自动进水、反应、沉淀、排水流程。步骤2:接种污泥接种污水处理厂硝化污泥,置于SBR反应器中,通入模拟污水(氨氮浓度120±15mg/L),开始曝气,并控制溶解氧为0.20-0.50mg/L,连续曝气8-12小时,此步骤旨在让接种污泥适应新环境不计入周期数。适应结束后,采用连续曝气,每隔30min取样一次,连续取样测定三氮浓度直到氨氮浓度为0,此时间确定为SBR反应时间即为每个周期曝气反应时间。步骤3:确定反应时间后,继续控制溶解氧为0.20-0.50mg/l,进水氨氮浓度120±15mg/L,并在每个周期反应前进行前置厌氧搅拌,前置厌氧搅拌时间与SBR反应时间比为1:3,监测每日进出水的氨氮、亚氮、硝氮、计算亚硝化率,即出水亚硝酸盐氮/(出水亚硝酸盐氮+出水硝酸盐氮)。保持此策略持续运行20天60个周期亚硝化率达到90%以上。继续保持此策略运行15天30个周期以上,亚硝化率一直维持在90%以上,标志着亚硝化启动成功。与传统方法相比,本发明的优势在于:第一,利用前置厌氧搅拌,并控制厌氧时间,在初始污泥亚硝化率为0,不利于亚硝化启动的前提下实现了亚硝化的快速启动。第二,本方法采用前置厌氧方式,对具体的水质没有过多要求,扩大了亚硝化启动的水质范围。对于亚硝化的快速启动以及后期的稳定运行有极大的实际意义。第三,采用前置厌氧搅拌方式并控制厌氧时间与曝气反应时间比为1:3不但能快速启动亚硝化并利于亚硝化在低氨氮条件下的长期稳定运行。以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述,但本发明的保护范围并不局限于此。
附图说明
图1是本发明中启动阶段以及第一氨氮浓度稳定阶段反应器运行效果图图xa02xa0是本发明中第二氨氮浓度稳定阶段反应器运行效果图
具体实施方式
试验以模拟污水为基础用水,具体水质如下:启动及第一氨氮浓度稳定阶段:NH₄⁺-N=120±15mg/L,pHxa0=7.70~8.20,温度采用恒温25±1°C。第二氨氮浓度稳定阶段:NH₄⁺-N=35±5mg/L,pHxa0=7.70~8.20,温度采用恒温25±1°C。具体处理如下:实施例1启动阶段以及第一氨氮浓度稳定运行阶段参见图1本发明反应器接种污泥来自北京市A污水处理厂硝化污泥,采用模拟污水,进水氨氮浓度120.0±15.0mg/L。接种后经过连续曝气八小时的适应并通过周期实验确定反应时间后,采用前置厌氧搅拌的方式运行,前置厌氧搅拌时间与SBR反应时间比为1:3,控制溶解氧浓度为0.20~0.50mg/L。可利用氨氧化菌(AOB)与亚硝酸氧化菌(NOB)对厌氧状态下的“饥饿”后的不同适应性,以及伴随着FA和低溶解氧的协同作用,实现亚硝酸盐氮的快速积累。在第(1-20)个周期内,NOB处在此条件下并没有受到抑制,氨氮基本完全氧化,但没有亚氮生成。在第(21-60)个周期内,亚硝化率从初始的0%上升至90%,并在以后的15天30个周期内一直稳定维持在90%以上。实现了对硝化污泥的快速启动。第二氨氮浓度稳定运行阶段参见图2将进水氨氮浓度降到35±5.0mg/L,溶解氧浓度控制在0.20~0.50mg/L。控制前置厌氧搅拌时间与曝气反应时间为1:3。在第(90-104)个周期内,亚硝化率一直稳定维持在90%以上,说明此种方式启动的亚硝化能很快适应低氨氮浓度进水。第(104-120)周期内提高溶解氧浓度至0.80-1.00xa0mg/L,亚硝化率随有一定程度的下降,但仍能维持在90%以上,可见此种方式启动下的亚硝化在提高溶解氧后仍能维持稳定运行。