专利名称：一种廊道推流式反应器实现生活污水半亚硝化的方法
技术领域：
本发明属于城市生活污水处理与再生领域，具体涉及常温低氨氮生活污水亚硝化的快速启动方法及半亚硝化的实现方法。
背景技术：
近年来随着城市化进程加快，水体污染也日益严重，特别是生活污水氮磷超标导致的水体富营养化，给人们的生产和生活带来了严重的灾难，而氮的污染更成为污水处理的重中之重。而传统硝化反硝化在脱氮时面临着碳源不足及脱氮和除磷效率难以同步提高的问题，导致出水N、P不达标。最新科学研究表明ΑΝΑΜΜ0Χ (厌氧氨氧化)工艺是目前污水脱氮最经济的生物脱氮途径，是自然界氮循环途径中最重要的反应之一。它是微生物在厌氧或缺氧条件下以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为电子受体，将两种氮素转化为氮气的过程，与传统硝化反硝化脱氮工艺相比，ΑΝΑΜΜ0Χ具有耗氧量低、无需外加碳源、运行费用低及容积负荷高等优点。无论在经济、运行，还是脱碳效果上，ΑΝΑΜΜ0Χ技术都具有较高的应用价值和开发潜力。然而该工艺进水要求N02_-N/NH4+-N为1.32:1，严格的进水比例是ΑΝΑΜΜ0Χ工艺的技术瓶颈。而作为ΑΝΑΜΜ0Χ工艺前体工艺的亚硝化工艺是实现ΑΝΑΜΜ0Ν工艺脱氮的关键。亚硝化是在有氧条件下，通过AOB菌(氨氧化菌)将氨氮转化为亚氮(亚硝酸氮)的过程，可通过控制运行条件，实现出水N02_-N/NH4+-N比例为1.32:1，为ΑΝΑΜΜ0Χ工艺提供进水。现有的亚硝化工艺主要有SBR亚硝化工艺、连续流亚硝化工艺。与SBR亚硝化工艺相比，连续流亚硝化工艺具有操作简单、运行方式灵活、处理负荷大等特点，在工程上具有广泛的应用前景。Isaka K等(2011)在温度为30°C，进水氨氮浓度为900mg/L的条件下，采用连续流反应器进行半亚硝化试验研究，控制进水HRT (水力停留时间)为4 4.5h，在59天内完成亚硝化的启动及半亚硝化的实现。张昭等(2011)采用四格室推流式反应器，在温度为18 26°C，HRT为8h的条件下，进行生活污水亚硝化研究，实现出水Ν02_-Ν/ΝΗ4+_Ν平均比例为 1.11:1。而亚硝化工艺面临着难以长期稳定及出水比例难以灵活控制的瓶颈问题，采用廊道推流式反应器处理实际生活污水，在常温(22 25°C)限氧低DO 0.60mg/L)下，SBR高氨氮转连续流启动亚硝化，启动成功之后采用好氧/厌氧的曝气方式，通过调节HRT和曝气量，控制廊道内低DO 0.60mg/L)能够在较短的时间内实现半亚硝化。廊道内低DO 0.6mg/L)及好氧/厌氧的曝气运行方式利于亚硝化的稳定。
发明内容
本发明目的在于提供一种廊道推流式反应器实现生活污水半亚硝化的方法。本发明是在常温(22°C 25°C)条件下，以生活污水为试验用水，廊道推流式反应器系统为试验装置，采用SBR转连续流、限氧低DO 0.60mg/L)启动策略，实现常温生活污水亚硝化的快速启动,之后采用好氧-厌氧-好氧-厌氧的运行方式运行连续流亚硝化，通过调节HRT、曝气量，控制廊道内DO小于0.60mg/L，并以此调节出水比例，实现常温生活污水半亚硝化，具体步骤如下:1.一种廊道推流式反应器实现生活污水半亚硝化的方法，其特征在于:采用四廊道式的廊道推流式反应器和竖流式二沉池，整个试验过程中，温度控制在 22 25°C ；SBR高氨氮启动阶段，用生活污水配硫酸铵和碳酸氢钠，使氨氮浓度在140 160mg/L，pH为7.7 7.9 ;采用限氧低DO < 0.60mg/L的启动策略，控制氨氧化率在45% 65% ;当亚硝化率连续7天以上维持在90% 100%，该阶段完成；连续流适应阶段，水质条件不变，运行方式由SBR改为连续流，曝气方式为好氧/好氧的方式；回流比为50% 60%，HRT为8 llh，调节曝气量控制廊道内DO < 0.60mg/L,该阶段以亚硝化率连续7天以上维持在90% 100%为结束标志；连续流强化阶段，试验用水为生活污水，氨氮浓度为40 60mg/L，pH为7.4
7.6，回流比为50% 60%，HRT缩短为7 8h，曝气方式为好氧/厌氧的方式；该阶段宜严格控制曝气量，保证DO小于0.60mg/L,进一步抑制NOB菌的活性，强化亚硝化效果，以亚硝化率7天以上维持在90% 100%为生活污水连续流亚硝化启动成功；半亚硝化实现阶段，水质条件、回流比及曝气方式与上一阶段相同；HRT不宜过大，以防止二沉池底部反硝化现象的产生，也不宜过短，避免污泥未沉淀完全就随水流带走，HRT控制在3 5h为宜；该阶段需通过调节曝气量，实现各廊道DO小于0.6mg/L,并联合HRT共同调节调节出水比例，进而实现半亚硝化，为后续ΑΝΑΜΜ0Χ工艺提供合适比例的进水。
与传统城市污水脱氮处理方法相比较，本发明具有以下有益效果:I)本发明方法将半亚硝化工艺应用于城市污水中，为ΑΝΑΜΜ0Χ工艺提供合适比例的进水，工艺流程短且效率高，工程价值高。2)本发明采用驯化普通活性污泥，通过SBR转连续流的方式实现廊道推流式生活污水亚硝化的启动，通过调节HRT和曝气量，控制廊道内低DO 0.60mg/L)实现半亚硝化，反应器的操作简单易行，能更经济地实现常温生活污水半亚硝化的稳定运行。
图1是本发明采用的反应器系统示意图，反应器系统由廊道推流式反应器和竖流式二沉池组成。图2是整个试验过程中进水氨氮和亚硝化率随时间变化图。图3是整个试验过程中进水氨氮和出水N02_-N/NH4+-N比例随时间变化图。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。
具体实施例方式实施例1:试验接种污泥为曝气池的活性污泥，初始硝化性能良好，接种后反应器初始污泥浓度为5000mg/L,采用水浴加热,控制反应器内温度为22 25°C,试验以实际生活污水为基本用水，用硫酸铵改变试验用水氨氮浓度，并配以碳酸氢钠调节PH，具体进水水质如下:(I) SBR高氨氮启动阶段:NH4+-N=140 160mg/L, pH=7.7 7.9 ；(2)连续流适应阶段:NH4+-N=140 160mg/L，pH=7.7 7.9 ; (3)连续流强化阶段:NH4+-N=40 60mg/L，pH=7.4 7.6 (4)半亚硝化的实现阶段:NH:-N=40 60mg/L, pH=7.4 7.6。以廊道推流式反应器和竖流式二沉池为反应器系统，如图1所示，廊道式推流式反应器分为四个等容廊道，总有效容积90L，竖流式二沉池总有效容积为80L。反应器内通过WTW在线测定仪分别测定反应器中的pH、D0及温度并设置JJ-1型大功率搅拌器，提供泥水混合动力。SBR高氨氮启动阶段，采用实际生活污水配硫酸铵的方法提高试验用水氨氮浓度到140 160mg/L，在并用碳酸氢钠调节进水pH，使进水pH=7.7 7.9，试验温度T=22 250C。采用SBR限氧低DO 0.60mg/L)的启动策略，有利于抑制NOB菌的活性，确立AOB菌的优势地位。在污泥驯化的第7天，亚硝化率从初始的33.41%提高到94.65%，并维持在97% 100%，认为SBR生活污水亚硝化启动成功。连续流适应阶段，在SBR启动生活污水亚硝化成功之后，将反应器运行方式由原来的SBR方式改为连续流方式，曝气方式为好氧/好氧的方式，进水水质条件与上一阶段相同。控制污泥回流比为50 60%，水力停留时间为8 llh，并通过对曝气量的控制实现各廊道内DO小于0.60mg/L,同时保证氨氮氧化率在60% 80%,防止延时曝气现象的发生,通过在线pH和DO实时监测反应器运行状况。在试验的第14天到23天内，亚硝化率一直稳定在90% 100%，说明AOB菌已经适应连续流的运行方式。连续流强化阶段 ，活性污泥适应了连续流之后，改试验用水为实际生活污水，此时水质条件为NH4+-N=40 60mg/L，pH=7.4 7.6，由于进水基质的降低，缩短HRT到7 8h，回流比仍为60%，同时调整曝气量，沿程曝气量分别为2、0、l、0L/min，廊道间形成好氧/厌氧的DO交替形式，这种特殊的曝气方式能够有效抑制NOB菌的活性，有利于亚硝化的稳定运行。该阶段亚硝化率从第24天到30天一直稳定在96%以上，连续流亚硝化启动成功。半亚硝化实现阶段，水质条件、回流比和曝气方式与上一阶段相同。进一步缩短HRT，控制HRT在3 5h之间，沿程曝气量分别为4、0、2、0L/min，调节曝气量，使得各廊道内D0〈0.60mg/L,在线pH、D0实时监测反应器运行状况。该阶段从第31天到第92天，共62天，整个阶段，污泥性状良好，未出现污泥膨胀现象，亚硝化率维持在91% 100%，出水Ν02_-Ν/NH4+-N平均比例为1.58，适合为ΑΝΑΜΜ0Χ工艺提供进水。
权利要求
1.一种廊道推流式反应器实现生活污水半亚硝化的方法，其特征在于: 采用四廊道式的廊道推流式反应器和竖流式二沉池，整个试验过程中，温度控制在.22 25℃； SBR高氨氮启动阶段，用生活污水配硫酸铵和碳酸氢钠，使氨氮浓度在140 160mg/L，pH为7.7 7.9 ;采用限氧低DO < 0.60mg/L的启动策略，控制氨氧化率在45% 65% ;当亚硝化率连续7天以上维持在90% 100%，该阶段完成； 连续流适应阶段，水质条件不变，运行方式由SBR改为连续流，曝气方式为好氧/好氧的方式；回流比为50% 60%，HRT为8 llh，调节曝气量控制廊道内DO < 0.60mg/L,该阶段以亚硝化率连续7天以上维持在90% 100%为结束标志； 连续流强化阶段，试验用水为生活污水，氨氮浓度为40 60mg/L，pH为7.4 7.6，回流比为50% 60%，HRT缩短为7 8h，曝气方式为好氧/厌氧的方式；该阶段宜严格控制曝气量，保证DO小于0.60mg/L,进一步抑制NOB菌的活性，强化亚硝化效果，以亚硝化率7天以上维持在90% 100%为生活污水连续流亚硝化启动成功； 半亚硝化实现阶段，水质条件、回流比及曝气方式与上一阶段相同；HRT不宜过大，以防止二沉池底部反硝化现象的产生，也不宜过短，避免污泥未沉淀完全就随水流带走，HRT控制在3 5h为宜；该阶段需通过调节曝气量，实现各廊道DO小于0.6mg/L,并联合HRT共同调节调节出水比例，进而实现半亚硝化，为后续ΑΝΑΜΜ0Χ工艺提供合适比例的进水。
全文摘要
一种廊道推流式反应器实现生活污水半亚硝化的方法属于城市生活污水处理领域。接种污水处理厂硝化污泥，采用限氧低DO(＜0.60mg/L)，SBR高氨氮转连续流策略启动生活污水连续流亚硝化，连续流亚硝化启动成功之后，以好氧/厌氧的曝气方式运行反应器，通过在线仪器对DO进行监测，调节HRT(水力停留时间)和曝气量，对各廊道内DO进行控制，进而调节出水NO2‐‐N/NH4+‐N的比例。该试验阶段，亚硝化率稳定在91%～100%，出水NO2‐‐N/NH4+‐N的比例为1.00～1.58，半亚硝化效果稳定，适宜作为ANAMMOX工艺的进水。本发明解决了生活污水亚硝化启动困难以及生活污水亚硝化出水比例难以调控的难题。
文档编号C02F3/02GK103214103SQ20131010792
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月23日 优先权日2013年3月23日
发明者李冬, 周利军, 张肖静, 吴迪, 梁瑜海, 张玉龙, 何永平, 张翠丹, 吴青, 周元正, 苏庆岭, 门绚, 杨胤, 范丹, 曾辉平, 张 杰 申请人:北京工业大学