一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法技术

本发明专利技术公开了一种膜生物反应器短程硝化工艺的快速启动方法，其步骤为：首先接种污水处理厂的回流污泥，在供养充足的条件下恢复污泥活性；其次，在好氧/缺氧交替运行条件下，保持进水流量不变，调节水力停留时间从而增大进水氨氮负荷，成功启动短程硝化。本发明专利技术提供了一种在膜生物反应器中快速启动短程硝化的策略，为膜生物反应器应用于短程硝化的长期高效稳定运行提供了方法。

Method for rapidly starting shortcut nitrification by membrane bioreactor

Quick start method of the invention discloses a membrane bioreactor nitrification process, which comprises the following steps: firstly, inoculation sludge of sewage treatment plant, recovery of activated sludge in support of adequate conditions; secondly, in alternating aerobic / anoxic condition, influent flow rate unchanged, adjusting the hydraulic retention time increased the influent ammonia load, the successful launch of nitrification. The invention provides a method for rapidly starting short cut nitrification in a membrane bioreactor, and provides a method for the long-term high-efficiency and stable operation of the membrane bioreactor applied to short cut nitrification.

【技术实现步骤摘要】
一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法
本专利技术涉及一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法。
技术介绍
随着经济水平的增长及人类活动的加剧，水体污染越来越严重，其中氮素污染是一项主要的危害，对自然环境及人类的健康影响极大。自养脱氮工艺是近年来发现的生物脱氮新技术，主要基于短程硝化和厌氧氨氧化的实现，短程硝化是指通过抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性将硝化反应停留在亚硝化阶段，实现亚氮累积，短程硝化具有以下特点：①无需将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，节省曝气量约25％；②可减少有机碳源的投加，约为40％，降低成本；③硝化与反硝化在同一反应器内进行，硝化产生的H+和反硝化产生的OH-相互中和，减少了投碱量；④在亚硝化阶段进行反硝化，硝化速率比硝酸盐进行反硝化速率快1.5～2.0倍，缩短了反应时间；⑤水力停留时间较短，可以减少反应器容积30％～40％；⑥大大减少了污泥产出量，硝化过程可以减少产泥25％～34％，反硝化过程可以减少产泥50％。虽然短程硝化具有如此多的优点，但由于氨氧化菌(AOB)生长速率缓慢、自固定能力弱和对外界环境敏感等特点使得其不能快速地投入工程应用。目前，柱形SBR(序批式活性污泥法)反应器是公认快速启动短程硝化的理想反应器，其独特的运行模式创造了贫/富营养交替选择机制，较强的物理选择压有助于污泥颗粒化形成。然而，柱形SBR较高的运行基建费用、复杂的操作控制和严格的高径比要求成为了推进短程硝化工业化道路上的难题。气升式反应器、推流式反应器和上流式厌氧污泥床反应器等均能成功启动短程硝化，但是，在这些系统中，随着出水均会不可避免的造成一部分微生物的流失，尤其是当系统处在不稳定阶段，如负荷过低引起污泥膨胀，出水会携带较多活性污泥，导致出水水质急速恶化。膜生物反应器(MBR)作为一种新颖的生物反应器，应用前景十分广阔。由于膜的高效截留作用，使得微生物被完全截流在生物反应器内，系统内能够维持较高的微生物浓度，非常利于AOB的富集与培养，不失为一种快速启动短程硝化的理想反应器。目前短程硝化具有启动时间长，污泥增长率慢的问题，很大程度上限制了短程硝化的实际应用。为更好的促进短程硝化技术更为广泛地应用到实际过程中，有效缩短短程硝化的启动周期尤为重要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法，用以解决目前短程硝化启动时间长，污泥增长率慢的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法，是在常温下，以人工配水为进水，以膜生物反应器为试验装置，接种污水处理厂的二沉池回流污泥，试验中通过逐渐增大进水氨氮负荷的运行方式实现MBR短程硝化的快速启动。具体步骤如下：步骤⑴：首先接种污泥于膜生物反应器内：接种污泥为污水处理厂A2/O二沉淀池回流污泥，接种污泥浓度为3500mg·L-1；步骤⑵：采用连续曝气的方式恢复污泥活性：在温度为30±1℃，pH为7.5～8.0，化学需氧量(COD)浓度为130～160mg·L-1，进水氨氮浓度为140～160mg·L-1的条件下，向所述膜生物反应器内的泥水混合物连续曝气，设置曝气量为0.5～0.8L·min-1，溶解氧(DO)浓度为0.6～1.0mg·L-1，设置水力停留时间(HRT)为5h，氨氮负荷为0.67～0.77kg·m-3·d-1，当氨氮去除率达到90％以上，认为污泥活性得到恢复。步骤⑶：通过逐渐增加进水氨氮负荷的方式启动短程硝化，方法为：在温度为30±1℃，pH为7.5～8.0，COD浓度为130～160mg·L-1，进水氨氮浓度为140～160mg·L-1的条件下，逐渐减少水力停留时间，逐渐增加进水氨氮负荷。首先保持水力停留时间为5h，氨氮负荷为0.67～0.77kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续5天(d)稳定在65％以上，设置水力停留时间为4h；当水力停留时间为4h时，进水氨氮负荷增加至0.84～0.96kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续5d稳定在90％以上，设置水力停留时间为3h；当水力停留时间为3h时，进水氨氮负荷增加至1.12～1.28kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续7d稳定在85％以上，认为成功启动了短程硝化。作为优选，步骤⑶中逐渐增加进水氨氮负荷的同时向所述膜生物反应器内的泥水混合物间歇曝气，设置间歇曝气的曝气周期为1h，曝停比为1:1～3，设置曝气量为0.5～0.8L·min-1，曝气时溶解氧浓度为0.6～1.0mg·L-1，且停止曝气10min后溶解氧浓度完全降低为0mg·L-1。采用间歇曝气，通过时间序列上实现缺氧/好氧的交替运行，一方面可以减少电耗，节省运行成本；另一方面，本工艺缺氧反应和好氧反应在同一个反应器内完成，相比于传统工艺(A2/O、A/O等)缺氧池和好氧池的设置，大大缩小反应器体积，降低建设成本。作为优选，所述曝停比为1:3，曝气45min，沉淀15min。作为优选，所述膜生物反应器快速启动短程硝化的方法中还需定时测定氮素转化情况，具体方法为：将所述膜生物反应器静置吸出上清液，换入进水至所述膜反应器的有效容积，所述膜反应器放置于水浴缸中，水浴缸设置的温度30±1℃，在停止进水的条件下进行间歇曝气，设置间歇曝气的曝气周期为1h，曝停比为1:1～3，设置曝气量为0.5～0.8L·min-1，曝气时溶解氧浓度为0.6～1.0mg·L-1，且停止曝气10min后溶解氧浓度完全降低为0mg·L-1，每15min在所述膜生物反应器中取样分别测定样品中氨氮(NH4+-N)、亚硝氮(NH2--N)和硝氮(NH3--N)的浓度，当所述膜生物反应器内换入的进水氨氮浓度降解为0L·min-1作为终点。作为优选，所述曝停比为1:3，曝气45min，沉淀15min。作为优选，当所述膜生物反应器中出水水质稳定时，测定氮素转化情况，所述出水水质稳定是指一周出水的氨氮去除率在一定范围内波动，维持稳定。作为优选，所述膜生物反应器的有效体积是13L，所述膜生物反应器内置聚偏氟乙烯中空纤维膜组件，所述膜生物反应器底部安装曝气装置。作为优选，所述曝气装置采用曝气泵压缩空气，采用微孔曝气头释放空气，采用空气流量计控制曝气量实现连续曝气和间歇曝气。作为优选，所述进水采用自来水，并添加500～800mg·L-1的(NH4)2SO4、1000～1700mg·L-1NaHCO3和50～80mg·L-1KH2PO4，且不含有机碳源。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过逐渐增加进水氨氮负荷的方法，结合间歇曝气方式，成功启动短程硝化。该方法易于实施，相比高温或者高pH值下启动的短程硝化更能维持稳定运动。此外，本专利技术针对AOB生长速率缓慢、自固定能力弱和对外界环境敏感等特点，将MBR与短程硝化结合在一起，利用MBR高效截留有利于富集生长缓慢的AOB，减少短程硝化的启动时间，为膜生物反应器应用于短程硝化的长期高效稳定运行提供了方法。附图说明图1是本专利技术一具体实施例的膜生物反应器的结构示意图；图2是本专利技术一具体实施例的MBR启动阶段进出水参数变化图。图中所示：1-膜生物反应器、11-曝气装置、12-聚偏氟乙烯中空纤维膜组件。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤⑴：首先接种污泥于膜生物反应器内：接种污泥为污水处理厂A

【技术特征摘要】
1.一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤⑴：首先接种污泥于膜生物反应器内：接种污泥为污水处理厂A2/O二沉淀池回流污泥，接种污泥浓度为3500mg·L-1；步骤⑵：采用连续曝气的方式恢复污泥活性：在温度为30±1℃，pH为7.5～8.0，化学需氧量浓度为130～160mg·L-1，进水氨氮浓度为140～160mg·L-1的条件下，向所述膜生物反应器内的泥水混合物连续曝气，设置曝气量为0.5～0.8L·min-1，溶解氧浓度为0.6～1.0mg·L-1，设置水力停留时间为5h，氨氮负荷为0.67～0.77kg·m-3·d-1，当氨氮去除率达到90％以上，认为污泥活性得到恢复；步骤⑶：通过逐渐增加进水氨氮负荷的方式启动短程硝化，方法为：在温度为30±1℃，pH为7.5～8.0，化学需氧量浓度为130～160mg·L-1，进水氨氮浓度为140～160mg·L-1的条件下，逐渐减少水力停留时间，逐渐增加进水氨氮负荷；首先保持水力停留时间为5h，氨氮负荷为0.67～0.77kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续5d稳定在65％以上，设置水力停留时间为4h；当水力停留时间为4h时，进水氨氮负荷增加至0.84～0.96kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续5d稳定在90％以上，设置水力停留时间为3h；当水力停留时间为3h时，进水氨氮负荷增加至1.12～1.28kg·m-3·d-1，当亚硝累积率连续7d稳定在85％以上，认为成功启动了短程硝化。2.根据权利要求1所述的膜生物反应器快速启动短程硝化的方法，其特征在于，步骤⑶中逐渐增加进水氨氮负荷的同时向所述膜生物反应器内的泥水混合物间歇曝气，设置间歇曝气的曝气周期为1h，曝停比为1:1～3，设置曝气量为0.5～0.8L·min-1，曝气时溶解氧浓度为0.6～1.0mg·L-1，且停止曝气10min后溶解氧浓度完全降低为0mg·L-1。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，张婷，沈耀良，徐乐中，刘海成，王建芳，陈重军，钱飞跃，梅娟，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32