全自养通过亚硝酸盐脱氮工艺(CANON)实现了短程硝化和厌氧氨氧化在一个反应器中实现脱氮功能，减少了菌体的驯化增值时间。利用固定式组合填料和三相分离器研制的反应器快速启动CANON工艺，经过25d连续运行直接启动CANON工艺，实现进水总氮(TN)负荷为0.2Kg﹒m‑3﹒d‑1、总氮去除负荷大于0.18Kg﹒m‑3﹒d‑1、氨氮(NH4+‑N)去除率大于91％。且启动过程中NO3‑‑N/ΔNH4+‑N<0.11。本发明专利技术解决了CANON脱氮工艺的启动周期较长的缺点，同时三相分离器有利于截留污泥保持反应器内较高的生物量，在短期内实现了较高的氮素的脱除率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于对含氮废水的水处理领域，涉及一种CANON脱氮工艺的快速启动方法，具体涉及用于到在不断改变进水条件下对厌氧氨氧化污泥和短程硝化污泥的驯化实现对CANON工艺的快速启动的方法。
技术介绍
随着工业和农业的发展，大量未经处理的含氮废水排入环境中，造成水体富营养化、消耗水体中的溶解氧、对人及生物有毒害。而在现实的水处理过程中污水处理厂大多采用传统的硝化反硝化技术，但是传统的硝化反硝化脱氮工艺处理流程长、造价高、动力消耗大、效率低和处理成本高，在实际应用中处理高氨氮废水问题较多。短程硝化-厌氧氨氧化工艺具有不需要添加有机碳源，能够节省曝气量、运行费用低等优点，成为了研究的热点，但是该工艺仍然存在许多缺点，例如厌氧氨氧化污泥少，厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌驯化培养慢，启动工艺时间长，反应器运行不稳定等问题，且目前研究主要集中在低氨氮浓度、低盐分废水条件下运行。由于CANON是将短程硝化和厌氧氨氧化过程集中在一个反应器中进行，它依赖于亚硝化菌(AOB)、硝化细菌(NOB)以及厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌对溶解氧(DO)和亚硝酸盐氮(NO2--N)的竞争作用。在氧气存在的条件下，AOB以氨氮为电子供体，O2为电子受体，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮(NO2--N)，ANAMMOX菌是一种厌氧自养菌，在厌氧的情况下利用亚硝酸盐氮将剩余的氨氮直接转化为氮气(N2)，同时生成少量硝酸盐氮(NO3--N)。因此，能够快速启动CANON反应器同时又能够保持反应器稳定运行是实现高效脱氮的关键。对以后的工程化应用也有一定的促进作用。CN102642924A公开了一种常温低氨氮污水全程自养脱氮工艺的快速启动方法属于城市污水处理与资源化领域。在一个生物滤池反应器内启动全程自养脱氮(CANON)工艺，其步骤为：首先接种部分硝化污泥，并在供氧充足的条件下，进行好氧硝化启动，构建以亚硝化菌和硝化菌为主导的微生物系统；然后通过间歇曝气/厌氧，抑制硝化菌的生长，富集厌氧氨氧化菌；最后连续曝气，通过限制性供氧，控制氨氮氧化至亚硝酸阶段，优化亚硝化菌与厌氧氨氧化菌共存的微环境，成功地启动了CANON工艺。本专利技术解决了长期以来厌氧氨氧化菌生长富集较慢的难题，并且启动方式简单易行，降低了单级自养脱氮系统启动的难度，为常温低氨氮模拟废水CANON工艺的启动提供了方法。CN103224284A公开了一种膜生物反应器全程自养脱氮工艺的快速启动方法属于城市污水处理与资源化领域。在膜生物反应器(MBR)内启动全程自养脱氮工艺，其步骤为：首先接种城市污水厂曝气池硝化污泥，在常温及较低进水氨氮下恢复污泥活性；其次降低曝气量，逐渐增加氨氮浓度，成功富集氨氧化菌；最后再次减小曝气量降低水中DO，诱导厌氧氨氧化菌，成功启动全程自养脱氮工艺。CN103723821A公开了一种SBR方式快速将全程硝化污泥诱变为自养亚硝化污泥的方法属于水环境恢复与再生领域、污水处理厂自养脱氮领域。首先接种污水厂硝化污泥，控制高氨氮浓度、高游离氨、高曝气条件防止污泥膨胀，使其快速适应SBR反应器；然后在高氨氮、无有机碳源的水质条件下逐渐淘汰异养微生物；最后在低溶解氧的条件下抑制NOB等自养菌的生长，纯化亚硝化污泥，成功实现了异养硝化污泥向自养亚硝化污泥的转变。本专利技术异养菌淘汰，培养自养亚硝化工艺。相比传统脱氮工艺需氧量小、能源耗费低，无需投加大量有机碳源。但是，上述方法反应器启动周期长，启动缓慢、种泥要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过控制CANON工艺的运行条件和氨氮进水浓度实现对厌氧氨氧化污泥和短程硝化污泥的快速富集培养，在短时间内启动反应器，使工艺能够稳定运行。名词解释：CANON：全自养通过亚硝酸盐脱氮工艺。ANAMMOX菌：厌氧氨氧化菌(anaerobicammoniumoxidation,Anammox)。UASB：Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket的缩写，即上流式厌氧污泥床反应器。HRT：HydraulicRetentionTime的缩写，即水力停留时间，指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。MLSS：MixedLiquidSuspendedSolids的缩写，即混合液悬浮固体浓度，也是混合液污泥浓度。AOB：亚硝化菌。NOB：硝化细菌。DO：溶解氧(dissolvedoxygen)是指溶解在水里氧的量，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。本专利技术提供一种CANON脱氮工艺的快速启动方法，反应器采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和组合填料，主要包括以下步骤：(1)接种污泥到反应器内：生活污水的活性污泥和ANAMMOX菌污泥作为接种污泥，将两种污泥混合后，从反应器顶部加入。(2)采用逐渐增加曝气逐渐降低亚硝酸盐的投加量的方式：控制进水NH4+-N为150-200mg/L，水力停留时间(HRT)为20-24h，调节pH为7.5-8.0。反应器内部反应区温度控制在31±1℃，分为以下三个阶段：第一阶段：首先控制进水NH4+-N为150-200mg/L，NO2--N浓度为55-110mg/L，曝气量维持在9-10mL/min，当氨氮去除率达到80％以上的时候稳定2～3天的时间；第二阶段：其他条件保持不变，降低NO2--N浓度到50-55mg/L，提高曝气量到12-15mL/min，这时候出水氨氮浓度会逐渐减少，当减少至10mg/L时，进入第三阶段。第三阶段：降低NO2--N浓度到0mg/L，当出水氨氮浓度升高时提高曝气量到18-20mL/min，当出水NH4+-N小于25mg/L，出水NO2--N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3--N/△NH4+-N值小于0.11，说明了反应器中未有NO2--N积累短程硝化-厌氧氨氧化稳定，最终TN去除率达80％，这时系统内部不在需要外加的亚硝酸盐，趋于稳定状态。(3)反应器内部调料上的污泥逐渐变为红色，氨氮去除率维持在80％以上，出水NO2--N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3--N/△NH4+-N值小于0.11，反应器启动成功。优选的，步骤(1)中，ANAMMOX污泥采用味精污水处理厂厌氧氨氧化絮状污泥，其中厌氧氨氧化污泥接种为0.8～1.2L，其混合液污泥浓度(MLSS)为9000～9500mg/L。生活污水的活性污泥接种为1.5～2.5L，MLSS为5500～6500mg/L。更优选的，步骤(1)中，ANAMMOX污泥采用某味精污水处理厂厌氧氨氧化絮状污泥，其中厌氧氨氧化污泥接种为1L，其混合液污泥浓度(MLSS)为9200mg/L。生活污水的活性污泥接种约为2L，MLSS为6000mg/L。优选的，步骤(2)中，进水是实验室人工配水，控制进水NH4+-N为150-200mg/L，水力停留时间(HRT)为20-24h。通过控制NO2--N的投加量，来实现NO2--N浓度由最初100-110mg/L然后逐步降低直至为0，通过额外添加NO2--N减少了AOB转化NH4+-N的需氧量，从而降低了曝气量，且在低DO的条件下，NOB的生长容易受到抑制，有利本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CANON脱氮工艺的快速启动方法，反应器采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和组合填料，主要包括以下步骤：(1)接种污泥到反应器内：生活污水的活性污泥和ANAMMOX菌污泥作为接种污泥，将两种污泥混合后，从反应器顶部加入。(2)采用逐渐增加曝气逐渐降低亚硝酸盐的投加量的方式：控制进水NH4+‑N为150‑200mg/L，水力停留时间(HRT)为20‑24h，调节pH为7.5‑8.0。反应器内部反应区温度控制在31±1℃，分为以下三个阶段：第一阶段：首先控制进水NH4+‑N为150‑200mg/L，NO2‑‑N浓度为55‑110mg/L，曝气量维持在9‑10mL/min，当氨氮去除率达到80％以上的时候稳定2～3天的时间；第二阶段：其他条件保持不变，降低NO2‑‑N浓度到50‑55mg/L，提高曝气量到12‑15mL/min，这时候出水氨氮浓度会逐渐减少，当减少至10mg/L时，进入第三阶段。第三阶段：降低NO2‑‑N浓度到0mg/L，当出水氨氮浓度升高时提高曝气量到18‑20mL/min，当出水NH4+‑N小于25mg/L，出水NO2‑‑N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3‑‑N/△NH4+‑N值小于0.11，说明了反应器中未有NO2‑‑N积累短程硝化‑厌氧氨氧化稳定，最终TN去除率达80％，这时系统内部不在需要外加的亚硝酸盐，趋于稳定状态。(3)反应器内部调料上的污泥逐渐变为红色，氨氮去除率维持在80％以上，出水NO2‑‑N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3‑‑N/△NH4+‑N值小于0.11，反应器启动成功。...
【技术特征摘要】
1.一种CANON脱氮工艺的快速启动方法，反应器采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和组合填料，主要包括以下步骤：(1)接种污泥到反应器内：生活污水的活性污泥和ANAMMOX菌污泥作为接种污泥，将两种污泥混合后，从反应器顶部加入。(2)采用逐渐增加曝气逐渐降低亚硝酸盐的投加量的方式：控制进水NH4+-N为150-200mg/L，水力停留时间(HRT)为20-24h，调节pH为7.5-8.0。反应器内部反应区温度控制在31±1℃，分为以下三个阶段：第一阶段：首先控制进水NH4+-N为150-200mg/L，NO2--N浓度为55-110mg/L，曝气量维持在9-10mL/min，当氨氮去除率达到80％以上的时候稳定2～3天的时间；第二阶段：其他条件保持不变，降低NO2--N浓度到50-55mg/L，提高曝气量到12-15mL/min，这时候出水氨氮浓度会逐渐减少，当减少至10mg/L时，进入第三阶段。第三阶段：降低NO2--N浓度到0mg/L，当出水氨氮浓度升高时提高曝气量到18-20mL/min，当出水NH4+-N小于25mg/L，出水NO2--N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3--N/△NH4+-N值小于0.11，说明了反应器中未有NO2--N积累短程硝化-厌氧氨氧化稳定，最终TN去除率达80％，这时系统内部不在需要外加的亚硝酸盐，趋于稳定状态。(3)反应器内部调料上的污泥逐渐变为红色，氨氮去除率维持在80％以上，出水NO2--N小于10mg/L，出水硝酸盐小于15mg/L，NO3--N/△NH4+-N值小于0.11，反应器启动成功。2.如权利要求1所述的脱氮工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤(1)中，ANAMMOX污泥采用味精...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧立华，姬丹丹，薛嵘，谢海涛，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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