申请日2011.10.18
公开(公告)日2012.04.18
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种短程硝化反硝化颗粒污泥的培养方法，属于水处理技术领域。其特征是通过采用定期投加5～15mg/L羟胺，逐步提高进水COD、氨氮、磷负荷培养好氧颗粒污泥。本发明的效果是羟胺对NOB的选择抑制性，从而富集AOB和反硝化细菌。由于形成颗粒污泥需要较高的水力剪切力(通过曝气的方式完成)，过高的曝气水平会提高水体中的DO，而短程硝化又需要较低的DO，通过间歇性投加羟胺就解决了这一矛盾。而且羟胺是硝化反应的中间产物，添加少量的羟胺不产生二次污染，是一种市场应用前景广阔启动短程硝化反硝化好氧颗粒污泥培养方法。
权利要求书
1.一种短程硝化反硝化颗粒污泥的培养方法，其特征在于：在ASBR培养 颗粒污泥，待颗粒污泥成熟后，间隔2～4天投加一次浓度为5～15mg/L羟胺; 培养初期模拟废水指标为COD=400～650mg/L，NH4+-N=50～150mg/L，保持 C/N大于4，曝气速率控制在0.02～0.1m3/h使DO维持在5mg/L以上。
说明书
一种短程硝化反硝化颗粒污泥的培养方法
技术领域
本发明属于废水的新型生物脱氮领域，涉及一种在气提式间歇反应器 (ASBR)中投加羟胺抑制硝化作用，培养短程硝化反硝化颗粒污泥方法。
背景技术
随着排放标准的日趋严格，废水中氨氮的脱除日益引起人们的关注。传统 生物脱氮工艺包括硝化和反硝化两个阶段，其中硝化阶段分为氨氧化和亚硝酸 盐氧化两步，即NH4+-N→NO2--N→NO3--N;反硝化分为硝酸盐还原和亚硝酸盐 还原两步，即NO3--N→NO2--N→N2，而短程硝化反硝化工艺 (singlereactorhighactivityammoniaremovalovernitrite，SHARON)是由荷兰Delft 工业大学于1997年提出的一种新型废水生物脱氮工艺，通过控制高温(30～35 ℃)实现较高的氨氧化菌(AOB)生长率，再通过控制短污泥龄逐渐地淘汰生 长率偏低的亚硝酸盐氧化菌(NOB)，此工艺首先将氨氮氧化到亚硝酸盐，然后 直接将亚硝酸盐反硝化生成氮气，整个工艺反应式为：NH4+-N→NO2--N→N2。 与传统的硝酸盐型反硝化相比，亚硝酸盐型反硝化过程具有以下优点：减少25% 左右的需氧量，降低了能耗;反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源;反应时 间缩短，反应器容积可减小30%～40%左右;亚硝酸氮的反硝化比硝酸氮高63% 左右;污泥产量降低，硝化过程降低33%～35%，反硝化过程降低55%左右; 减少了投碱量;降低了温室气体CO2的排放量。
颗粒污泥是微生物间自发聚集而成的群体结构，也是具有自我平衡能力的 微生态系统。好氧颗粒污泥技术是在厌氧颗粒污泥技术的基础上发展起来的一 种新型污水处理技术，具有较好的应用前景。与普通的活性污泥相比较，好氧 颗粒污泥具有沉降性好、污泥密度高、抗冲击负荷强等特点，且该体系中能够 同时进行硝化反硝化，并能同时去除碳、氮、磷和重金属等污染物。根据DO 的分布差异，好氧颗粒污泥在结构上分为好氧区、缺氧区和厌氧区，不同的区 域生长了不同的微生物，硝化细菌主要分布在好氧区域，反硝化菌主要生长在 厌氧区域。因此，好氧颗粒污泥能够进行同时硝化反硝化技术。
在以上两种工艺的基础上，学者们开始研究好氧颗粒污泥的短程硝化反硝 化反应。目前，短程硝化的调控因素主要有DO、pH、温度、游离氨(FreeAmmonia， FA)和游离亚硝酸(FreeNitrousacid，FNA)、污泥龄和抑制剂等。然而，通常 的短程硝化控制因素不适于好氧颗粒污泥系统。比如：水力剪切力是维持和培 养好氧颗粒污泥的重要参数之一，水力剪切力太低容易引起颗粒解体，但通常 通过曝气提供水力剪切力，曝气量过高会急剧地提高水体DO水平，过高的DO 不利于短程硝化反硝化反应的进行。根据Monod方程计算，在25℃条件下，AOB 和NOB的氧气饱和常数分别为为0.3和1.1mg/L，在低DO氧条件下，AOB生 长速率高于NOB，在高DO条件下，AOB的生长速率低于NOB，不利于AOB 的富集和NOB的淘汰。此外，FA对NOB的选择抑制性得到了国内外学者的认 可，但是其具体机理仍然不清楚。研究表明，FA对NOB的抑制浓度为 0.1～1.0mg/L，对AOB的抑制浓度为10～150mg/L。游离氨的浓度跟水体中的氨 氮浓度、pH和温度有直接的关系，因此针对高氨氮废水很容易控制水体中的游 离氨浓度，然后再结合短污泥龄、高温等手段淘汰NOB而富集AOB，实现系 统的短程硝化反硝化。但是，目前FA的选择抑制性应用范围较小，主要是用于 高氨氮废水如污泥消化液、味精废水、垃圾渗滤液等。
羟胺作为硝化菌的一种抑制剂，生产工艺简单、价格低廉，主要用于工业 还原剂。通过添加羟胺，能够快速启动好氧硝化颗粒污泥系统的短程硝化反硝 化反应。羟胺也是硝化过程的中间产物，添加少量羟胺不会对环境带来二次污 染。通过间歇性添加少量羟胺培养短程硝化颗粒污泥优点体现在：温度、pH、 DO水平控制要求降低，易于工艺操作;不需要加热，降低了能耗;添加羟胺能 快速启动短程硝化反应，节省了工艺启动时间;本方法将短程硝化反硝化的应 用范围扩大到低浓度、低C/N比废水处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用羟胺作为硝化菌抑制剂，培养短 程硝化反硝化颗粒污泥的方法
本发明的技术方案是在ASBR中培养颗粒污泥，待反应器运行稳定后，间 隔2～4天添加一次浓度为5～15mg/L羟胺;处理COD浓度为400～650mg/L， NH4+-N为50～150mg/L废水，保持C/N(碳氮元素比)大于4;曝气速率控制 在0.02～0.1m3/h水平，使DO维持在5mg/L以上。
本发明的益处是利用羟胺对NOB的选择抑制性，从而富集AOB和反硝化 细菌。由于形成颗粒污泥需要较高的水力剪切力(通过曝气的方式完成)，过高 的曝气水平会提高水体中的DO，而短程硝化又需要较低的DO，通过间歇性投 加羟胺就解决了这一矛盾。而且羟胺是硝化反应的中间产物，添加少量的羟胺 不产生二次污染。
