申请日2013.10.14
公开(公告)日2015.03.04
IPC分类号C02F3/28
摘要
一种UASB内强化厌氧氨氧化颗粒污泥的方法属于城市生活污水脱氮处理与再生领域。本发明采用UASB反应器，通过提高进水流量和回流比，经过颗粒污泥形成阶段、颗粒污泥强化阶段、颗粒污泥稳定阶段，在70d内，实现了总氮去除负荷达到6.5kgN/m3/d，平均粒径为2.0mm，成功强化了厌氧氨氧化颗粒污泥，比王俊敏等(2011)利用UASB反应器培养的厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径大1.27mm，总氮去除负荷高0.77kgN/m3/d。
权利要求书
1.一种UASB内强化厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征是： 在28℃～32℃条件下，试验装置包括进水装置、主体反应器UASB、 回流装置;UASB由底部布水区、中间反应区、顶部三相分离器 组成;反应区径深比为1:10～1:15，分为下部活性污泥区和上部填 料区，下部活性污泥区和上部填料区体积比为1:1～2:1;
1)颗粒污泥形成阶段，接种厌氧氨氧化絮状污泥，连续流运 行，进水基质为氨氮和亚硝酸盐氮，通过调整进水流量，控制反 应器的水力停留时间HRT在1.0～2.0h，控制反应器的断面流速在 0.005cm/s～0.020cm/s;若反应器总氮去除率连续3d以上超过75%， 则通过增加进水流量来提高断面流速，每次提高不超过35%，直 到反应器的断面流速提高到0.0200～0.0300cm/s，当连续3d以上 总氮去除负荷超过4.0kgN/m3/d时，将活性污泥区污泥取出，测定 污泥浓度、SV和平均粒径，然后将污泥接回反应器;若SV2减 去SV10的差值与SV2的比值不超过10%，污泥平均粒径超过 1mm，认为颗粒污泥形成;
2)颗粒污泥强化阶段，继续提高断面流速，增设回流装置， 保持出水回流比R=1.15～1.30，控制HRT在0.33～0.48h，控制反 应器的断面流速在0.2000cm/s～0.2900cm/s;若反应器总氮去除率 连续3d以上超过75%，则提高断面流速，每次提高不超过20%， 直到反应器的断面流速提高到0.2900cm/s，连续3d以上总氮去除 负荷稳定在6.2kgN/m3/d～6.8kgN/m3/d时，且不再随进水流量的增 加而增加为止;每提高一次断面流速，运行7d后，将活性污泥区 污泥取出，测定污泥浓度、SV10和平均粒径;若污泥浓度、平均 粒径较上一次提高断面流速时的污泥浓度、平均粒径有所增长， 且SV10减小，但反应器总氮去除负荷不再随进水流量的增加而 增加，则认为颗粒污泥强化阶段成功;
3)颗粒污泥稳定阶段，固定进水流量不变，设定起始出水回 流比R=1.45～1.55，每7d将活性污泥区污泥取出，测定污泥浓度、 SV10和平均粒径，然后将污泥接回反应器;若污泥浓度、平均粒 径较上一次提高出水回流比时的污泥浓度、平均粒径有所增长， 而SV10减小，则提高出水回流比，每次提高不超过20%;直到 R=2.05～2.15，测得污泥浓度、SV10较上一次提高出水回流比时 的污泥浓度、SV10相差不超过1%～3%，且平均粒径较上一次提 高出水回流比时的平均粒径相差不超过1%，认为颗粒污泥稳定阶 段完成。
说明书
一种UASB内强化厌氧氨氧化颗粒污泥的方法
技术领域
本发明属于城市生活污水脱氮处理与再生领域。
背景技术
厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX)工艺是近几 年发现的新型生物脱氮技术，是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌直接以NH4+为电子供体，以NO3-或NO2-为电子受体，将NH4+，NO3-或NO2-转变成N2的 生物学过程。因其具有可高负荷运行，节省曝气、耗能少，无需外加有机碳 源、无二次污染，剩余污泥产量低，运行、基建费用低等优点，一经问世就 受到了世界各国的广泛关注，具有很高的科学研究与实用价值。但厌氧氨氧 化菌生长速率低，倍增时间长，加之传统的活性污泥法与生物膜法由于污泥 沉降性能差，易造成污泥流失，导致反应器内微生物浓度降低，脱氮性能下 降。研究表明，由于颗粒污泥沉降性能良好，不易被洗出，可使其内部的微 生物有效持留在反应器内，增加微生物浓度，提高脱氮效率。
目前普遍认为,水力剪切力是影响颗粒污泥形成和颗粒污泥性质的关键因 素之一。丛岩等(2013)以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜做为接种 污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。通过调节 HRT来培养颗粒污泥，反应器运行80d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥, 平均粒径0.556mm;89d时,总氮去除负荷达4.758kgN/m3/d。王俊敏等(2011) 采用UASB，逐步降低HRT，经过70天，HRT由1.26h缩短至0.14h,获得 的容积氮去除速率为5.73kgN/m3/d;在此工况下获得的厌氧氨氧化污泥颗粒呈 红褐色,粒径分布主要集中在0.5～0.9mm,平均粒径为0.73mm。
虽然增大剪切力，即降低水力停留时间HRT，增大断面流速，增加进水 流量，可以加快并强化颗粒污泥的形成，但当污泥去除负荷达到一定程度稳 定后，继续增大进水流量，会导致去除率下降，出水水质恶化、不达标。利 用UASB出水再回流的方法，不仅起到对原水稀释的作用，最主要的是在不 增加进水流量的前提下，增大断面流速，从而提高水流剪切力，强化颗粒污 泥，使已形成的颗粒污泥具有更好的沉降性能。
发明内容
本发明目的在于在保证出水水质的前提下，提供一种强化颗粒污泥的方 法。
本发明是在28～32℃条件下，以人工配水为基础用水，采用上部装有填料， 下部为活性污泥区的UASB为实验装置，进水基质为氨氮和亚硝酸盐氮，通 过调整进水流量和出水回流比的运行策略来强化颗粒污泥的形成。总氮去除 负荷为反应器单位体积每天所能去除的总氮质量;回流比为出水回流流量与 进水流量的比值;污泥浓度为取反应器内污泥混合液，称干污泥重，干污泥 重与污泥混合液体积的比值;SV2即2分钟污泥沉降比，取自反应器污泥置 于量筒内，2分钟后污泥所占体积与取出污泥总体积的比值，即为2分钟污泥 沉降比;SV10即10分钟污泥沉降比，取自反应器污泥置于量筒内，10分钟 后污泥所占体积与取出污泥总体积的比值，即为10分钟污泥沉降比;具体步 骤如下：
一种UASB内强化厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征是：在28℃～32℃ 条件下，试验装置包括进水装置、主体反应器UASB、回流装置;UASB由底 部布水区、中间反应区、顶部三相分离器组成;反应区径深比为1:10～1:15， 分为下部活性污泥区和上部填料区，下部活性污泥区和上部填料区体积比为 1:1～2:1;
1)颗粒污泥形成阶段，接种厌氧氨氧化絮状污泥，连续流运行，进水基 质为氨氮和亚硝酸盐氮，通过调整进水流量，控制反应器的水力停留时间HRT 在1.0～2.0h，控制反应器的断面流速在0.005cm/s～0.020cm/s;若反应器总氮去 除率连续3d以上超过75%，则通过增加进水流量来提高断面流速，每次提高 不超过35%，直到反应器的断面流速提高到0.0200～0.0300cm/s，当连续3d以 上总氮去除负荷超过4.0kgN/m3/d时，将活性污泥区污泥取出，测定污泥浓度、 SV和平均粒径，然后将污泥接回反应器;若SV2减去SV10的差值与SV2 的比值不超过10%，污泥平均粒径超过1mm，认为颗粒污泥形成;
2)颗粒污泥强化阶段，继续提高断面流速，增设回流装置，保持出水回 流比R=1.15～1.30，控制HRT在0.33～0.48h，控制反应器的断面流速在 0.2000cm/s～0.2900cm/s;若反应器总氮去除率连续3d以上超过75%，则提高 断面流速，每次提高不超过20%，直到反应器的断面流速提高到0.2900cm/s， 连续3d以上总氮去除负荷稳定在6.2kgN/m3/d～6.8kgN/m3/d时，且不再随进水 流量的增加而增加为止;每提高一次断面流速，运行7d后，测定污泥浓度、 SV10和平均粒径;若污泥浓度、平均粒径较上一次提高断面流速时的污泥浓 度、平均粒径有所增长，且SV10减小，但反应器总氮去除负荷不再随进水流 量的增加而增加，则认为颗粒污泥强化阶段成功;
3)颗粒污泥稳定阶段，固定进水流量不变，设定起始出水回流比 R=1.45～1.55，每7d将污泥取出，测定污泥浓度、SV10和平均粒径，然后将 污泥接回反应器;若污泥浓度、平均粒径较上一次提高回流比时的污泥浓度、 平均粒径有所增长，而SV10减小，则提高回流比，每次提高不超过20%;直 到R=2.05～2.15，测得污泥浓度、SV10较上一次提高回流比时的污泥浓度、 SV10相差不超过1%～3%，且平均粒径较上一次提高回流比时的平均粒径相 差不超过1%，认为颗粒污泥稳定阶段完成。
与现有强化厌氧氨氧化颗粒污泥的方法相比，本发明具有以下有益效果：
1、厌氧氨氧化颗粒污泥经强化后，粒径更大，污泥沉降性能更好，抗水 力冲击能力更强，污泥流失现象明显减弱，反应器内污泥浓度增加，脱氮性 能增强。
2、提高剪切力，不是单纯依靠提高进水流量，还利用了出水回流。在反 应器总氮去除负荷增加的同时，颗粒污泥性能也得到了更快的加强;当总氮 去除负荷稳定时，增大回流比，来提高水力剪切力，在保证出水水质的前提 下，强化颗粒污泥并达到稳定状态。
