一種常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法
【專利摘要】一種常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法屬于水環(huán)境恢復與再生領域、污水處理廠自養(yǎng)脫氮領域。本發(fā)明首先接種污水廠硝化污泥，利用高氨氮、高pH形成較高的游離氨，淘汰NOB菌，純化AOB菌，使亞硝化工藝穩(wěn)定運行；然后進水改用城市生活污水，并人工加入氨態(tài)氮，不斷增加氣體上升流速增加氣體剪切力，逐步縮短沉淀時間，并調(diào)節(jié)曝氣量保證一定的總氮損失、氨氧化率和亞硝化率實現(xiàn)絮狀污泥顆粒化；最后改變進水為城市生活污水，強化其處理性能。成功實現(xiàn)了常溫條件下處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥的培養(yǎng)。
【專利說明】一種常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水環(huán)境恢復與再生領域、污水處理廠自養(yǎng)脫氮領域。具體涉及處理常溫、低氨氮城市生活污水的亞硝化顆粒污泥啟動的方法。
【背景技術】
[0002]十一五以來，國家加大了對于環(huán)境污染治理的力度，尤其在水環(huán)境恢復方面，推行了國家科技重大專項一水體污染控制與治理，其投入高達112.66億元，而在十二五期間該數(shù)字將進一步增加為逾140億元。此舉是為了解決近年來過度排放的氮磷元素導致的水體富營養(yǎng)化問題。據(jù)2012年環(huán)境狀況公報顯示，全國地表水總體為輕度污染，湖泊富營養(yǎng)化狀況嚴重，氮磷依舊為主要污染物。全國氨氮排放總量為253.6萬噸，其中工業(yè)源和生活源的排放量達到了 171.1萬噸，占氨氮排放總量的67.5%。因此，通過城市污水廠的興建與運行，對工業(yè)生活等點源污染進行處理，去除氮磷等污染物，是緩解水環(huán)境危機的有效途徑。
[0003]現(xiàn)階段針對低碳氮比的城市生活污水，絕大部分污水處理廠采用基于硝化反硝化原理的傳統(tǒng)工藝進行生物脫氮，為達到污水處理一級A排放標準，尤其是針對其中較為嚴格的氮素控制指標，需要外加有機碳源、無機碳源，消耗巨大能源用以硝化液回流以滿足反硝化要求，使得污水處理成本居高不下；同時，投加的碳源最終變成溫室氣體，對環(huán)境造成了二次污染，這極大的制約了污水處理行業(yè)的發(fā)展。
[0004]亞硝化-厭氧氨氧化是近幾年發(fā)展起來的新型自養(yǎng)脫氮工藝，自養(yǎng)微生物厭氧氨氧化菌以NH/-N為電子供體，NO2--N為電子受體，將其轉(zhuǎn)化成N2,具有需氧量低、無需有機碳源和運行費用低等優(yōu)點。厭氧氨氧化要求進水N02_-N/NH4+-N比為1.32:1，嚴格的進水條件成為限制該工藝發(fā)展的技術瓶頸。亞硝化作為其前提與基礎，在實際研究中存在污泥難以持留及增長、抗沖擊負荷能力差、長期運行容易失穩(wěn)轉(zhuǎn)向全程硝化等問題。顆粒污泥因其突出的沉降性能和結(jié)構上的氧傳質(zhì)特點，通過調(diào)節(jié)D0、回流比、HRT等條件較易實現(xiàn)穩(wěn)定的半亞硝化，本研究將好氧顆粒污泥技術運用于亞硝化工藝，培養(yǎng)具有特殊AOB膜結(jié)構的半亞硝化顆粒污泥，為厭氧氨氧化提供合適比例的進水。實現(xiàn)對于常溫低氨氮的城市生活污水的高效處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種常溫條件SBR方式處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥的培養(yǎng)方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]首先接種污水廠活性硝化污泥，人工配水:在較高游離氨條件下淘汰NOB菌，純化好氧氨氧化菌，建立亞硝化工藝穩(wěn)定運行。然后在生活污水中加入氨氮，繼續(xù)保持較高的游離氨，在控制較低總氮損失以及較高亞硝化率的半亞硝化條件下，不斷增大氣體上升流速和逐步縮短沉淀時間，逐漸培養(yǎng)為顆粒污泥，之后進水改為生活污水強化其處理性能，最終實現(xiàn)其對于生活污水的處理。
[0008]本發(fā)明實例中，對于反應器基本狀況進行了具體描述，但本方法并不局限于此參數(shù)反應器，一切SBR反應器皆可應用此方法。
[0009]一種常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法。包括如下步驟:
[0010]I)反應器搭建，反應器采用柱狀SBR反應器，底部曝氣，上部附加攪拌裝置，反應一個周期包括進水、反應、沉淀、排水和閑置五個階段。反應器接種污水廠活性硝化污泥；
[0011]2)第I階段，快速馴化污泥，淘洗亞硝酸鹽氮氧化菌NOB ;具體方法為:采用人工配水,進水總氮只有氨態(tài)氮,進水氨氮質(zhì)量濃度為400-420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為2800-3000mg/L，pH為7.7-7.9，溶解氧范圍在0.3-0.5mg/L，反應時間控制12_14h。當亞硝化率連續(xù)10個周期以上達到90%以上，認為污水廠硝化污泥中NOB菌已被淘洗，亞硝化反應穩(wěn)定運行；
[0012]3)第II階段，亞硝化好氧顆粒污泥培養(yǎng)階段；具體方法為:進水為生活污水，其水質(zhì)指標為COD濃度為240-280mg/L，人工加入硫酸銨控制進水氨氮質(zhì)量濃度為200_240mg/L，加入NaHCO3補充進水堿度，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400_1600mg/L，pH為7.7-7.9。初始曝氣氣體上升氣速介于4-8cm/min，氨氧化率在60%_65%，反應時間為6_8h，控制總氮損失在30-50mg/L。當亞硝化率連續(xù)7個周期以上超過85%隨即在下一周期提高氣體上升流速，提高幅度10%-20%。以氨氧化率在60%-65%所需的時間為反應時間，當氨氧化率連續(xù)3個周期以上高于65%隨即在下一周期縮短反應時間，每次縮短幅度為10%-15%。沉降時間由沉降界面位置決定，當泥位界面位置在排水口以上5%-8%反應柱高度時排泥，當泥位界面位置在排水口以下10%-12%反應柱高度時降低沉降時間，每次降低幅度15-25%，直到沉降時間低于5min。當粒徑超過500 μ m的污泥體積占總污泥體積80%以上，且連續(xù)運行7個周期以上亞硝化率達到85%以上，認為亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功；
[0013]4)第III階段，馴化亞硝化顆粒污泥處理城市生活污水階段；具體方法為:控制進水為城市生活污水，其水質(zhì)指標為COD濃度為240-280mg/L,氨氮質(zhì)量濃度為60_95mg/L,堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為400-500mg/L，pH為7.3-7.7，反應器底部連續(xù)曝氣，曝氣量控制在
0.6-0.9L/min,溶解氧范圍在0.5-0.7mg/L,反應時間為2.5_4h控制氨氧化率在60%_65%。當亞硝化率連續(xù)8個周期以上超過80%時，認為處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功。
[0014]與現(xiàn)有的亞硝化工藝相比較，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]I)本發(fā)明提供了一種可行的顆粒污泥與亞硝化結(jié)合的培養(yǎng)方法；
[0016]2)本發(fā)明提供了一種可行的處理生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法；
[0017]3)本發(fā)明提供了在常溫低基質(zhì)條件下，亞硝化顆粒污泥運行及維護的策略與方法。
[0018]本發(fā)明經(jīng)過亞硝化穩(wěn)定運行一亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)一亞硝化顆粒污泥處理生活污水三個階段，通過對氣體上升流速、沉淀時間的控制，在實現(xiàn)較高亞硝化率的基礎上，在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)了好氧亞硝化顆粒污泥處理城市生活污水的培養(yǎng)。啟動過程操作簡單，容易控制，以本發(fā)明方法啟動反應器，能同時實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝化工藝，為厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮工藝提供適合比例的進水。
[0019]以下結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0020]圖1是本發(fā)明采用的SBR試驗裝置示意圖，A為反應器進水，B為反應器排水口，C為攪拌裝置，D為曝氣裝置。
[0021] 圖2是采用本發(fā)明方法的反應器在形成顆粒期間氣體上升流速、沉淀時間及顆粒的平均粒徑變化趨勢。
[0022]圖3是采用本發(fā)明方法的反應器在進水為生活污水條件下的進出水總氮、COD的濃度變化以及亞硝化率。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明為一種常溫SBR方式處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其思路為:通過亞硝化穩(wěn)定運行一亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)一亞硝化顆粒污泥處理生活污水。
[0024]試驗裝置為SBR反應器。試驗裝置由有機玻璃制成，內(nèi)徑100mm，高1.0m，總?cè)莘e
7.85L，有效容積7L，反應器柱體每IOOmm設有一個取樣口，底部安裝有微孔曝氣裝置，上部裝有機械攪拌機，控制攪拌轉(zhuǎn)速IOOrpm.min-1。
[0025]反應器內(nèi)首先接種污水廠活性硝化污泥。首先，純化菌群，進水總氮中只有氨態(tài)氮，氨氮質(zhì)量濃度為400-420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaC03計為2800-3000mg/L，pH為7.7-7.9，采用空氣壓縮機進氣，曝氣量為0.6L/min,溶解氧范圍在0.45mg/L,反應時間控制14h，不控制溫度。在高氨氮濃度、高pH條件下形成較高游離氨，利用較高的游離氨抑制好氧亞硝酸鹽氮氧化菌Ν0Β,純化好氧氨氧化菌,使亞硝化工藝穩(wěn)定運行。經(jīng)過18個周期的培養(yǎng)，亞硝化率已連續(xù)8個周期達到90%，硝態(tài)氮的生成量不超過5mg/L。
[0026]之后，進水基質(zhì)改變，在生活污水中加入硫酸銨，其水質(zhì)指標為COD濃度為240-280mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為200-240mg/L，加入NaHCO3補充進水堿度，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400-1600mg/L，pH為7.7-7.9。初始曝氣量為0.4L/min,氣體上升氣速5.1cm/min,氨氧化率在60%,反應時間為6_8h,當運行至第26個周期，總氮損失一直在30_50mg/L，亞硝化率已連續(xù)8個周期超過85%，隨即在第27個周期提高曝氣量至0.45L/min,此時氣體上升流速增至5.7cm/min，曝氣增加引起的曝氣剪切力增加可以使污泥形成表面光滑的顆粒，曝氣的增加使氨氮氧化速率加快，故縮短反應時間為7.5h以保證半亞硝化的進行。此后反應器總氮損失在30-50mg/L，亞硝化率連續(xù)7個周期以上超過85%隨即在下一周期提高氣體上升流速，提高幅度10%-20%，并以氨氧化率在60%-65%所需的時間為反應時間，當氨氧化率連續(xù)3個周期以上高于65%隨即在下一周期縮短反應時間，每次縮短幅度為10%-15%。此階段為污泥粒徑增長期，淘洗沉降性能差的污泥是顆粒污泥形成的必要條件，通過逐步縮短沉淀時間選擇性排出沉降性差的絮狀污泥，最初沉淀時間為20min，當泥位界面位置在排水口以上5%-8%反應柱高度時排泥，當泥位界面位置在排水口以下10%-12%反應柱高度時降低沉降時間，每次降低幅度15-25%，直到沉降時間低于5min。當粒徑超過500 μ m的污泥體積占總污泥體積80%以上時，且連續(xù)運行7個周期以上亞硝化率達到85%以上，認為亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功.此階段共歷時73個周期。[0027]最后，在顆粒形成的基礎上，改變進水水質(zhì)，采用城市生活污水，COD濃度240-280mg/L,氨氮質(zhì)量濃度為60_95mg/L，pH為7.3-7.7，反應器底部連續(xù)曝氣，曝氣量控制在0.6-0.9L/min，溶解氧范圍在0.5-0.7mg/L，反應時間為2.5_4h。每天運行兩個周期但只取一個周期的進出水樣，連續(xù)9天保持穩(wěn)定，認為常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功。此階 段共歷時15d。
【權利要求】
1.一種常溫處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)方法，其特征在于步 驟為: . 1)反應器搭建，反應器采用柱狀SBR反應器，底部曝氣，上部附加攪拌裝置，反應一個周期包括進水、反應、沉淀、排水和閑置五個階段；反應器接種污水廠活性硝化污泥； .2)第I階段，快速馴化污泥，淘洗亞硝酸鹽氮氧化菌NOB;具體方法為:采用人工配水,進水總氮只有氨態(tài)氮,進水氨氮質(zhì)量濃度為400-420mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為.2800-3000mg/L, pH為7.7-7.9，溶解氧范圍在0.3-0.5mg/L,反應時間控制12_14h ;當亞硝化率連續(xù)10個周期以上達到90%以上，認為污水廠硝化污泥中NOB菌已被淘洗，亞硝化反應穩(wěn)定運行； .3)第II階段，亞硝化好氧顆粒污泥培養(yǎng)階段；具體方法為:進水為生活污水，其水質(zhì)指標為COD濃度為240-280mg/L，人工加入硫酸銨控制進水氨氮質(zhì)量濃度為200-240mg/L，加入NaHCO3補充進水堿度，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為1400-1600mg/L，pH為7.7-7.9 ;初始曝氣氣體上升氣速介于4-8cm/min，氨氧化率在60%_65%，反應時間為6_8h，控制總氮損失在30-50mg/L ;當亞硝化率連續(xù)7個周期以上超過85%隨即在下一周期提高氣體上升流速，提高幅度10%-20% ；以氨氧化率在60%-65%所需的時間為反應時間，當氨氧化率連續(xù)3個周期以上高于65%隨即在下一周期縮短反應時間，每次縮短幅度為10%-15% ;沉降時間由沉降界面位置決定，當泥位界面位置在排水口以上5%-8%反應柱高度時排泥，當泥位界面位置在排水口以下10%-12%反應柱高度時降低沉降時間，每次降低幅度15-25%，直到沉降時間低于5min ;當粒徑超過500 μ m的污泥體積占總污泥體積80%以上，且連續(xù)運行7個周期以上亞硝化率達到85%以上，認為亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功；4)第III階段， 馴化亞硝化顆粒污泥處理城市生活污水階段；具體方法為；控制進水 城市生活污水，其水質(zhì)指標為COD濃度為240-280mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為60_95mg/L，堿度質(zhì)量濃度以CaCO3計為400-500mg/L，pH為7.3-7.7，反應器底部連續(xù)曝氣，曝氣量控制在.0.6-0.9L/min，溶解 氧范圍在0.5-0.7mg/L,反應時間為2.5_4h，控制氨氧化率在60%_65% ；當亞硝化率連續(xù)8個周期以上超過80%時，認為處理城市生活污水的亞硝化顆粒污泥培養(yǎng)成功。
【文檔編號】C02F3/12GK103922466SQ201410124578
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月29日 優(yōu)先權日:2014年3月29日
【發(fā)明者】李冬, 吳青, 蘇慶嶺, 梁瑜海, 曾輝平, 張 杰 申請人:北京工業(yè)大學