申请日2013.10.14
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30
摘要
一种全程自养脱氮工艺颗粒污泥培养的快速启动方法属于城市污水处理与资源化领域。在一个序批式反应器内启动全程自养脱氮(CANON)工艺，其步骤为：首先接种部分CANON生物滤柱反冲洗污泥，并在限制供氧的条件下，进行CANON颗粒污泥的培养;曝气不仅可以提供需要的溶解氧，还提供形成颗粒所必需的水力剪切力。本发明解决了长期以来CANON工艺在生物滤柱上实现运行时存在的容易堵塞等多种问题，并且能在较快的时间内启动方式，为CANON工艺应用于中高浓度氨氮模拟废水方面提供新的思路。
权利要求书
1.一种全程自养脱氮工艺颗粒污泥培养的快速启动方法，采用SBR反应 器，周期运行，其特征在于：包括如下步骤：
1)首先接种污泥于反应器内：反应器所接种的污泥为CANON生物滤柱 反冲洗出的絮状污泥，污泥粒径100-150nm，接种污泥浓度为2-3g/L;
2)在连续曝气的条件下，反应器快速启动的具体方法为：第I阶段：进 水，采用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为250-340mg/L，亚硝酸盐氮 质量浓度为0-8mg/L，磷酸盐质量浓度为5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为1400-2000mg/L，pH为7.5-8.3;第II阶段：反应，温度为28-32℃，曝 气提供上升流速和溶解氧，溶解氧DO为0.15-0.45mg/L，初始上升流速为 93.59cm/h，当总氮去除率达到60%以上稳定3-4天时在下一周期以25-35cm/h 提高上升流速，直到280.77cm/h;初始水力停留时间HRT为22h，当总氮去 除率达到65%-75%且稳定5-8天，在下一周期降低HRT3-7h，最终HRT为12h; 第III阶段：沉淀：控制初始沉降时间15min，当泥位到排水口以下5cm处时， 在下一周期沉降时间降低3-6min，最终沉降时间为5min;第IV阶段：排水， 换水比50%;第V阶段：闲置：闲置时间2-10h，闲置后循环进行下一周期;
启动成功的标志：当混合液的颗粒粒径大于300nm，并且总氮去除大于 60%，亚硝酸氮积累小于8mg/L时，认为自养脱氮颗粒污泥培养启动成功。
说明书
一种全程自养脱氮工艺颗粒污泥培养的快速启动方法
技术领域
本发明属于城市生活污水处理与再生领域。具体涉及专用于中高氨氮水平 下全程自养脱氮(CANON)工艺颗粒污泥培养的快速启动方法。
背景技术
随着经济社会的发展，人为排放污水量急剧增加，水体污染现象越来越严 重，氮素污染是其中主要的危害，使水体富营养化进而对人类造成严重危害。 目前，针对于污水中氮素的去除，城市污水处理厂多采用传统硝化反硝化的脱 氮工艺，如厌氧-缺氧-好氧的A2/O工艺等。但基于传统硝化反硝化工艺存在诸 多弊端，例如需要外加大量有机碳源，产生大量污泥和温室气体造成二次污染， 消耗大量的碱度和能源，基建成本较高，并且越来越难以达到日益苛刻的城市 污水排放标准。
基于上述问题，上世纪九十年代发展起来的CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,以其独特的脱氮方式成为科学家研究的热点。 CANON工艺是亚硝化和厌氧氨氧化的耦合，进行亚硝化反应的亚硝化菌(AOB) 和进行厌氧氨氧化的厌氧氨氧化菌(Anammox)单级反应器内可以通过耦合作 用达到直接去除氨氮的目的，在氧气存在的条件下，AOB以氨氮为电子供体， O2为电子受体，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，Anammox菌是一种厌氧自养菌，在 厌氧的情况下利用NO2-将剩余的NH4+-N直接转化为N2，同时生成少量硝酸盐 氮。由于CANON工艺中的两种菌都是自养细菌，所以无需外加有机碳源，产 生少量污泥和N2，不会造成二次污染。而氨氮只需要部分氧化为亚硝酸盐氮， 不存在全程硝化以及反硝化过程，因此也可以节约大量的曝气以及无机碳源。 理论上总氮去除率可以达到80%以上，是高效节能脱氮工艺的理想选择。目前， CANON工艺生物滤柱技术发展较为成熟，但是填料的存在不可避免的会出现堵 塞的问题，从而大大降低处理效果，甚至导致整个系统崩溃。
因此，针对生物滤柱易堵塞的问题，如何解决这个问题使该工艺能够长期 稳定运行，对于CANON工艺的进一步应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在中高氨氮浓度水质条件下快速培养富集全程 自养脱氮颗粒污泥的方法。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是这样实 现的：
一种全程自养脱氮工艺颗粒污泥培养的快速启动方法，采用SBR反应 器，周期运行，其特征在于：包括如下步骤：
1)首先接种污泥于反应器内：反应器所接种的污泥为CANON生物滤柱反 冲洗出的絮状污泥，污泥粒径100-150nm，接种污泥浓度为2-3g/L;
2)在连续曝气的条件下，反应器快速启动的具体方法为：第I阶段：进水， 采用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为250-340mg/L，亚硝酸盐氮质量浓 度为0-8mg/L，磷酸盐质量浓度为5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为 1400-2000mg/L，pH为7.5-8.3;第II阶段：反应，温度为28-32℃，曝气提供上 升流速和溶解氧，溶解氧DO为0.15-0.45mg/L，初始上升流速为93.59cm/h，当 总氮去除率达到60%以上稳定3-4天时在下一周期以25-35cm/h提高上升流速， 直到280.77cm/h;初始水力停留时间HRT为22h，当总氮去除率达到65%-75% 且稳定5-8天，在下一周期降低HRT3-7h，最终HRT为12h;第III阶段：沉淀： 控制初始沉降时间15min，当泥位到排水口以下5cm处时，在下一周期沉降时 间降低3-6min，最终沉降时间为5min;第IV阶段：排水，换水比50%;第V 阶段：闲置：闲置时间2-10h，闲置后循环进行下一周期;
启动成功的标志：当混合液的颗粒粒径大于300nm，并且总氮去除大于60%， 亚硝酸氮积累小于8mg/L时，认为自养脱氮颗粒污泥培养启动成功。
具体原理如下：
1)首先接种污泥于反应器内：正在稳定运行的自养脱氮生物滤柱由于生物 量的积累，会出现堵塞，此时一般会通过反冲洗的方式解决，冲洗出的污泥接 种到SBR反应器内采用序批式培养的方式培养，接种污泥浓度2-3g/L。
2)在连续曝气的条件下，反应器快速启动的具体方法为：连续曝气条件下， 上升流速由93.59cm/h逐步上升到280.77cm/h，配水的氨氮质量浓度为 250-340mg/L，提供适宜的碱度质量浓度以CaCO3计为1400-2000mg/L，温度控 制采用水浴加热，水力停留时间HRT根据氨氮去除效果确定，当氨氮去除率大 于70%稳定5-8天，降低HRT3-7h。启动成功的标志：由于是培养颗粒污泥， 所以去除效果和颗粒粒径是不可少的两个衡量指标，参考国内外文献明确颗粒 形成的标志一般是平均粒径大于300nm，相对于CANON工艺来说，总氮去除 率大于60%，亚硝酸氮积累小于8mg/L，认为自养脱氮颗粒污泥培养启动成功。
本发明通过培养好氧颗粒污泥的方法，克服了生物滤柱本身存在的缺陷， 按照本发明的方法，经过60余天的培养，成功培养出CANON颗粒污泥，为该 工艺的应用提供了新思路。当混合液的颗粒粒径大于300nm，并且总氮去除大 于60%，亚硝酸氮积累小于8mg/L时，认为自养脱氮颗粒污泥培养启动成功。
本发明具有以下有益效果：
1)确立了以滤柱反冲洗污泥作为种泥启动颗粒污泥培养的可能性;
2)确立了较为完整的CANON颗粒污泥培养模式，有效的解决了生物滤柱 存在的弊端。为工程实践奠定了基础;
3)确定了以曝气量作为衡量水力剪切力的控制指标，简单易行，便于操作。
4)确定了培养过程中各种水质指标的控制范围，为工程实践奠定了基础。
