本發(fā)明涉及新型污水脫氮，具體涉及一種主流厭氧氨氧化快速啟動(dòng)及高效穩(wěn)定運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、厭氧氨氧化（anammox）工藝作為一種對(duì)環(huán)境友好的自養(yǎng)生物脫氮工藝，不僅具有良好的脫氮效果，而且可以降低相當(dāng)一部分的運(yùn)行成本和溫室氣體排放。與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝相比，anammox工藝可節(jié)約100%的有機(jī)碳源和空氣曝氣量，污泥產(chǎn)率可降低80~90%，溫室氣體排放量可降低90%，因此，anammox工藝在處理高氨氮或低碳/氮比（cod:?tn）廢水方面具有良好的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力。然而，厭氧氨氧化菌（anaob）生長(zhǎng)緩慢且對(duì)環(huán)境條件極為敏感，導(dǎo)致工藝啟動(dòng)周期長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定性差。特別是在主流anammox工藝中，面對(duì)低溫、低基質(zhì)的環(huán)境，anaob更難以富集，這成為制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因此，優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)及運(yùn)行方法成為促進(jìn)主流anammox工藝快速啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行的重要策略，對(duì)于推動(dòng)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種主流厭氧氨氧化快速啟動(dòng)及高效穩(wěn)定運(yùn)行方法，適用于主流厭氧氨氧化工藝的快速啟動(dòng)。

2、本發(fā)明要解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種主流厭氧氨氧化快速啟動(dòng)及高效穩(wěn)定運(yùn)行方法，所述方法使用浸沒(méi)式厭氧氨氧化顆粒污泥膜生物復(fù)合反應(yīng)器，所述復(fù)合反應(yīng)器包括升流式厭氧污泥床uasb，在升流式厭氧污泥床uasb的上部浸沒(méi)mbr；所述uasb的高徑比為4-6，mbr在uasb中置頂且mbr的整體長(zhǎng)度為uasb高度的1/2-1/3；所述運(yùn)行方法的過(guò)程是：

4、1）在所述浸沒(méi)式厭氧氨氧化顆粒污泥膜生物復(fù)合反應(yīng)器中接種污水處理廠的好氧活性污泥，混合液懸浮固體濃度為3.25-4.0?g/l、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度為2.49-3.0?g/l；

5、2）主流啟動(dòng)：在恒溫20±1℃條件下，設(shè)定nh4+-n和no2--n濃度均為30±2?mg/l，水力停留時(shí)間設(shè)置為20小時(shí)，在保持進(jìn)水氨氮濃度保持不變的前提下，在該水力停留時(shí)間下持續(xù)運(yùn)行，通過(guò)反應(yīng)器中污泥造粒與膜過(guò)濾相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)anaob的快速有效富集，出水nh4+-n和no2--n的濃度同步下降，而出水no3--n的濃度逐漸升高，當(dāng)平均總氮去除率nre超過(guò)70%，且體系中粒徑超過(guò)200?μm的厭氧氨氧化顆粒占比超過(guò)50%時(shí)，反應(yīng)器使污泥顆?；?，實(shí)現(xiàn)了主流anammox工藝在較低的氨氮濃度下的快速成功啟動(dòng)，并初步馴化出厭氧氨氧化顆粒污泥；

6、3）穩(wěn)定運(yùn)行：通過(guò)逐步縮短水力停留時(shí)間并對(duì)應(yīng)的增加uasb的入口流速，能在膜組件周圍產(chǎn)生不同程度的湍流效應(yīng)，所述湍流效應(yīng)以不造成顆粒瓦解，且能夠?qū)δそM件表面的污染物進(jìn)行沖刷為準(zhǔn)，逐步縮短水力停留時(shí)間能提高進(jìn)水氮素負(fù)荷，在某個(gè)水力停留時(shí)間下總氮去除效率連續(xù)四天穩(wěn)定在80wt%以上，則實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的脫氮性能，體系中馴化出成熟的厭氧氨氧化顆粒污泥，其粒徑超過(guò)200?μm的厭氧氨氧化顆粒占比不低于60%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

7、進(jìn)一步地，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，體系的氮的去除效率在0.4kg?n/(m3·d)以上。

8、進(jìn)一步地，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)試跨膜壓差，體系跨膜壓差經(jīng)32?天才能達(dá)到35?kpa，能夠緩解膜污染。

9、進(jìn)一步地，所述uasb的入口直徑為8mm，uasb高45?cm，內(nèi)徑10?cm；穩(wěn)定運(yùn)行階段，水力停留時(shí)間分別控制在16?h、12?h、10?h、8?h、6?h、4?h和3?h，對(duì)應(yīng)的入口流速分別為8.29×10-6m/s、1.04×10-5m/s、1.38×10-5m/s、1.66×10-5m/s、2.07×10-5m/s、2.76×10-5m/s、4.15×10-5m/s和5.53×10-5m/s。

10、進(jìn)一步地，所述mbr為o型中空纖維膜組件或者改性的o型中空纖維膜組件。

11、第二方面，本發(fā)明提供一種浸沒(méi)式厭氧氨氧化顆粒污泥膜生物復(fù)合反應(yīng)器耦合裝置，包括進(jìn)水系統(tǒng)、浸沒(méi)式厭氧氨氧化顆粒污泥膜生物復(fù)合反應(yīng)器、水浴循環(huán)系統(tǒng)、水封結(jié)構(gòu)和出水系統(tǒng)；

12、所述進(jìn)水系統(tǒng)包括進(jìn)水箱1、進(jìn)水管2和進(jìn)水泵3，所述出水系統(tǒng)包括出水口16、出水管17、出水泵18、出水箱19；

13、復(fù)合反應(yīng)器包括升流式厭氧污泥床uasb，在升流式厭氧污泥床uasb的上部浸沒(méi)mbr；所述uasb的高徑比為4-6，mbr在uasb中置頂且mbr的整體長(zhǎng)度為uasb高度的1/2-1/3；

14、所述uasb用于實(shí)現(xiàn)污泥的顆?；鰉br用于實(shí)現(xiàn)微生物的完全截留，uasb包括內(nèi)層管和外層管，內(nèi)層管和外層管之間為水浴循環(huán)系統(tǒng)6，水浴循環(huán)系統(tǒng)由水浴進(jìn)口7、水浴出口8、水浴進(jìn)水管9、水浴進(jìn)水泵10、水浴池11和溫度控制器12組成；內(nèi)層管的柱體空間為主反應(yīng)區(qū)，主反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有氣體排氣口13，氣體排氣口由排氣管14連接，排氣管連接到水封結(jié)構(gòu)15；主反應(yīng)區(qū)上部設(shè)有o型膜組件的出水口16，出水口16連接出水管17，并由出水泵18抽吸水，抽吸出的水送至出水箱19，出水泵前連有壓力表20，以記錄膜污染情況；

15、uasb的下部為漏斗形污泥斗，污泥斗底端設(shè)有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水泵和進(jìn)水管與進(jìn)水箱相連。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

17、1）本發(fā)明方法通過(guò)升流式厭氧污泥床（uasb）與膜生物反應(yīng)器（mbr）耦合構(gòu)建浸沒(méi)式厭氧氨氧化顆粒污泥膜生物復(fù)合反應(yīng)器（sgsmbr）。一方面通過(guò)uasb實(shí)現(xiàn)了污泥的顆?；?，提高了污泥的富集能力沉降性能和穩(wěn)定性；另一方面，在主流anammox運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)采用逐漸縮短水力停留時(shí)間，提高氮負(fù)荷的運(yùn)行方式，通過(guò)浸沒(méi)式mbr的生物完全截留作用，實(shí)現(xiàn)了污泥功能菌的完全保留，避免較高流速下導(dǎo)致污泥功能菌隨出水流失的問(wèn)題。此外，在污泥的顆?；^(guò)程中，提高了其沉降性能，避免了大量絮狀污泥與膜絲的直接接觸，在一定程度上緩解了膜組件中的膜污染問(wèn)題（特別是生物污染），同時(shí)膜組件周圍產(chǎn)生的水流剪切力能夠有效沖刷膜組件表面的污染物，進(jìn)一步控制了膜污染問(wèn)題。

18、2）本發(fā)明復(fù)合反應(yīng)器為一體式獨(dú)立本體，集污泥造粒和膜生物的完全截留作用于一體，充分利用了二者優(yōu)勢(shì)，從而進(jìn)一步強(qiáng)化了主流厭氧氨氧化快速啟動(dòng)及穩(wěn)定運(yùn)行效能，此外在運(yùn)行主流anammox中顯著減少了占地面積。

19、3）本發(fā)明在運(yùn)行過(guò)程中污泥實(shí)現(xiàn)的顆?；两稻奂诘撞?，避免了絮狀污泥與膜纖維的直接相互作用，緩解了膜污染問(wèn)題。同時(shí)，模組件周圍隨著流速的增大，湍流效應(yīng)增強(qiáng)，所產(chǎn)生的水流剪切力能夠有效沖刷膜組件表面的污染物，從而進(jìn)一步控制了膜污染，sgsmbr具有一定的膜自清潔功能。

20、3）本發(fā)明反應(yīng)器下部設(shè)有污泥斗，通過(guò)本體的上升式進(jìn)水方式及逐步提高流速顯著強(qiáng)化了污泥與底物之間的傳質(zhì)效率。從而有效提高了功能菌的活性。本發(fā)明分區(qū)設(shè)計(jì)，并采用連續(xù)進(jìn)水，膜組件連續(xù)出水運(yùn)行方式，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，經(jīng)本體的出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，因此既可直接排放，也便于回收循環(huán)使用。

21、5）本發(fā)明裝置提供的水浴循環(huán)系統(tǒng)，能夠有效隔絕外界溫度變化對(duì)反應(yīng)器內(nèi)功能菌活性的不利影響，為這些關(guān)鍵微生物營(yíng)造一個(gè)恒溫、穩(wěn)定的生存環(huán)境，從而確保其高效、穩(wěn)定地發(fā)揮作用。同時(shí)，該水浴系統(tǒng)具備溫度調(diào)節(jié)功能，操作簡(jiǎn)便快捷，提升了實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)過(guò)程的效率和可靠性。此外，該裝置具備的水浴溫度控制，對(duì)于研究不同溫度條件下的anammox工藝的操作及對(duì)菌群的影響提供了便利。該耦合裝置應(yīng)用在主流anammox工藝中，不僅為提高其工藝的啟動(dòng)和運(yùn)行性能提供了新的思路，還為減輕膜污染問(wèn)題提供了有效的解決方案，這將極大地促進(jìn)主流anammox工藝在污水處理領(lǐng)域的工程應(yīng)用。