一体式自养脱氮系统的快速启动方法技术方案

本发明专利技术涉及一种一体式自养脱氮系统的快速启动方法，属于高氨氮污水处理技术领域。采用序批式SBR反应器，按质量比为1:3～1:1接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，混合后污泥浓度为3000～4000mg/L。采用间歇曝气的运行方式，控制溶解氧为0.3～0.5mg/L，曝气结束时亚硝酸盐氮积累量为20～30mg/L；每个周期间隔设定三个曝气和缺氧阶段；每个周期设进水，曝气/缺氧反应，搅拌脱气，沉淀，出水，闲置六个阶段。启动过程中，控制溶解氧浓度不变，通过阶段增加曝气阶段时间，减少缺氧阶段时间的方法维持亚硝酸盐氮的供耗平衡，并实现脱氮负荷的快速提升。当反应器中初始氨氮浓度达到300mg/L时，通过缩短缺氧阶段时间的方式维持亚硝酸盐氮的供耗平衡。本发明专利技术启动速度快，总氮去除负荷高，运行稳定。

Quick starting method of integral autotrophic nitrogen removal system

The invention relates to a quick starting method of an integral autotrophic nitrogen removal system, belonging to the technical field of high ammonia nitrogen wastewater treatment. The sequencing batch SBR reactor was used to inoculate short cut nitrification sludge and anaerobic ammonia oxidation sludge at mass ratio of 1:3 ~ 1:1, and the sludge concentration was 3000 ~ 4000mg/L. The intermittent aeration mode, the control of dissolved oxygen is 0.3 ~ 0.5mg/L, the end of the aeration when nitrite nitrogen accumulation amount was 20 ~ 30mg/L; each cycle interval is set three aeration and anoxic phase; each cycle is provided with a water inlet, aeration / anoxic reaction, stirring degassing, precipitation, water, idle six stages. In the process of starting, the concentration of dissolved oxygen was kept unchanged, and the supply and consumption balance of nitrite nitrogen was maintained by increasing the aeration stage time and reducing the stage of anoxic stage, and the rapid improvement of nitrogen removal load was realized. When the initial ammonia nitrogen concentration reached 300mg/L, the nitrite nitrogen supply and demand balance was maintained by shortening the stage of anoxic phase. The invention has the advantages of high starting speed, high total nitrogen removal load and stable operation.

【技术实现步骤摘要】
一体式自养脱氮系统的快速启动方法
本专利技术涉及一种一体式自养脱氮系统的快速启动方法，属于高氨氮污水处理
技术背景1994年，Mulder等人在MicrobiologyEcology杂志上发表文章称其在反硝化流化床反应器中发现了厌氧条件下氨的氧化反应，并将该过程称为厌氧氨氧化反应。后来研究发现，参与这种反应的微生物为厌氧氨氧化细菌，它是一种自养细菌，能够利用氨氮和亚硝酸盐氮反应生成氮气，从而达到污水脱氮的目的。厌氧氨氧化细菌被发现以后，得到了污水处理工作者的极大关注，以厌氧氨氧化菌为基础的新型脱氮工艺成为近年来研究的热点。相比于传统的硝化/反硝化工艺，厌氧氨氧化工艺可节省60％的曝气量、100％的碳源和90％的污泥产量，极大的节省污水处理厂的运行费用。由于厌氧氨氨氧化细菌需要以亚硝酸盐氮为电子供体将氨氮转化为氮气，所以必须将污水中一部分氨氮转化为亚硝酸盐氮(短程硝化工艺)，然后再通过厌氧氨盐化菌将氨氮和亚硝酸盐氮同步去除。然而，溶解氧对厌氧氨氧化细菌具有抑制作用，所以早期的厌氧氨氧化工艺将短程硝化和厌氧氨氧化两个过程分开，污水先进入短程硝化反应器，将一半的氨氮转化为亚硝酸盐氮，然后再进入厌氧氨氧化反应器，将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气去除，称为两段式厌氧氨氧化工艺，比较有代表的为荷兰鹿特丹污水处理厂的SHARON—ANAMMOX工艺。由于两段式厌氧氨氧化工艺存在管理复杂，反应器占地面积大，需要投加碱度调节pH等缺点。于是，一体式厌氧氨氧化工艺成为最近研究的热点。一体式厌氧氨氧化工艺是将短程硝化与厌氧氨氧化结合在一个反应器，通过间歇曝气或者微氧连续曝气的方式，实现短程硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的协同脱氮。一体式厌氧氨氧化工艺需要在一个反应器中富集短程硝化细菌和厌氧氨氧化细菌。短程硝化细菌世代时间为8小时至数天，相对容易培养，而厌氧氨氧化细菌世代时间为8～11天，生长速度极为缓慢，直接以普通污泥培养厌氧氨氧化污泥的培养时间要100天以上，第一个工程应用的厌氧氨氧化反应器的启动时间长达3.5年，并且厌氧氨氧化菌对溶解氧敏感，较低的溶解氧即可抑制其活性，不接种厌氧氨氧化污泥直接启动CANON反应器很难实现，所以一般启动CANON反应器的做法都是接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥。付昆明等的“陶粒CANON反应器的接种启动与运行”，见环境科学，2014，35(3)，第995-1001页，接种CANON污泥，以陶粒为填料，采用上流式填料滤柱反应器，并用连续曝气方式，启动CANON反应器时间为60d，负荷达到0.79kgN/m3/d。韩晓宇,张树军,常江,甘一萍,阜崴的专利技术专利CN105384237A(2016-03-09)，“一种处理高氨氮废水的自养脱氮一体化装置及启动方法”，通过接种厌氧氨氧化颗粒污泥和短程硝化污泥，采用连续曝气逐步提高曝气量的方式，运行37d，氨氮负荷达到0.47kgN/m3/d。李冬，崔少明，梁瑜海的“溶解氧对序批式全程自养脱氮工艺运行的影响”中国环境科学，2014,34(5)，第1131-1138页，接种CANON污泥，采用连续曝气逐步提高曝气量的方式，运行57d，总氮去除负荷从0.17kgN/m3/d上升到0.41kgN/m3/d。总之，现有的一体式厌氧氨氧化工艺启动时间很长(57天以上)，限制了该工艺的应用。因此，需要开发一种快速启动一体式厌氧氨氧化工艺的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对一体式自养脱氮系统启动时间长，总氮去除负荷低，运行不稳定的问题，提供一种一体式自养脱氮系统的快速启动方法，该方法适用于低碳氮比高氨氮废水的处理。为了达到上述目的，本专利技术基于间歇曝气一体式自养脱氮系统的运行方式，通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，在限制溶解氧的条件下，通过阶段提高曝气时间，缩短缺氧搅拌时间的方式，实现了SBR反应器中一体式自养脱氮系统的快速启动及总氮的高效去除。采用本方法，在27d内总氮去除负荷就达到了0.63kgN/m3/d，大大提高了反应器的启动速率和脱氮负荷。本专利技术的具体工艺如下：第一步，一体式自养脱氮系统的建立在序批式SBR反应器中，先接种污泥，按质量比量取短程硝化污泥:厌氧氨氧化污泥＝1:3～1:1；将它们接种到具有曝气功能的SBR反应器中，使混合后的污泥浓度为3000～4000mgSS/L；然后，运行反应器，设定每一个周期由进水、曝气/缺氧反应、搅拌脱气、沉淀、排水、闲置六个步骤组成；根据待处理污水氨氮浓度，设定一定的冲水比，使反应器内初始氨氮浓度为150±20mg/L；通过投加NaHCO3使反应器中进水碱度(以碳酸钙计)和氨氮(以氮计)浓度比值为5左右；每个周期中的曝气/缺氧反应设定为3个循环，曝气/缺氧交替进行，每一个循环的曝气段，通过调节曝气量控制反应器中的溶解氧为0.3～0.5mg/L，同时进行搅拌，保证良好的混合效果，曝气时间是以曝气段结束后反应器内亚硝酸盐氮积累量为20～30mg/L所需的时间为准；缺氧段，只进行搅拌，缺氧反应时间是将曝气阶段所积累的亚硝酸盐氮被完全消耗所需的时间为准；在最后一个缺氧反应段结束后继续搅拌一个小时，以脱除污泥上附着的气泡，保证污泥具有较好的沉降性能，经过沉淀、排水、闲置后进入下一个周期。第二步，脱氮负荷的快速提升监测反应器运行过程中出水的氨氨浓度，在保证出水氨氮浓度为30mg/L的前提下，通过监测反应过程中pH的变化，调整曝气和缺氧反应时间，当缺氧反应过程中pH出现先上升后下降拐点，且拐点出现位置在缺氧反应前半段时，保证曝气/缺氧总时间不变的前提下，增加曝气时间，缩短缺氧时间，使亚硝酸盐氮供耗重新达到平衡。此时，可通过提高冲水比提高反应器的初始氨氮浓度，使反应器的脱氮负荷同步提升。通过上述方法，当反应器初始氨氮浓度从150±20mg/L提高到300mg/L时，保持进水氨氮浓度和曝气时间不变，通过缩短缺氧反应时间，使曝气阶段积累的亚硝酸盐氮恰好能在缺氧反应末端消耗完。采用上述方法，在接种时反应器总氮去除负荷为0.3kgN/(m3﹒d)的情况下，30天内反应器总氮去除负荷可达1kgN/(m3﹒d)。上述保证出水氨氮浓度30mg/L的方法是：当出水氨氮浓度高于50mg/L时，减小进水的充水比，降低氨氮初始浓度，保证出水氨氮浓度30mg/L；当出水氨氮浓度低于10mg/L时，提高充水比，增加氨氮初始浓度，保证出水氨氮浓度30mg/L；上述调整曝气和缺氧时间使亚硝酸盐氮供耗重新达到平衡的方法是：在曝气反应段内间隔相同时间取4个水样，测定每个水样的氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度，计算亚硝酸盐氮积累速率；在缺氧反应段内间隔相同时间取6个水样，测定每个水样的氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度，计算亚硝酸盐氮消耗速率，根据积累速率和消耗速率的比值，确定使曝气反应段积累的亚硝酸盐氮恰好能够在缺氧反应段消耗完所需要的曝气和缺氧时间。本专利技术的有益结果：1.本专利技术在接种短程硝化污泥和少量厌氧氨氧化污泥的情况下，控制溶解氧在0.3～0.5mg/L，通过梯度增加曝气时间，减少缺氧时间的方式，可以在27天内快速启动一体式自养脱氮系统，与现有技术相比，速度加快1倍，总氮去除负荷可达到1kgN/(m3﹒d)。2.本方法中控制的溶解氧浓度较低，氨氮浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体式自养脱氮系统的快速启动方法，其特征为：第一步，一体式自养脱氮系统的建立先按质量比量取短程硝化污泥:厌氧氨氧化污泥＝1:3～1:1；将它们接种到具有曝气功能的序批式SBR反应器中，使混合后的污泥浓度为3000～4000mgSS/L；然后，设定反应器运行的每一个周期由进水、曝气/缺氧反应、搅拌脱气、沉淀、排水、闲置六个步骤组成；根据待处理污水氨氮浓度，设定冲水比，使反应器内初始氨氮浓度为150±20mg/L；再通过投加NaHCO

【技术特征摘要】
1.一体式自养脱氮系统的快速启动方法，其特征为：第一步，一体式自养脱氮系统的建立先按质量比量取短程硝化污泥:厌氧氨氧化污泥＝1:3～1:1；将它们接种到具有曝气功能的序批式SBR反应器中，使混合后的污泥浓度为3000～4000mgSS/L；然后，设定反应器运行的每一个周期由进水、曝气/缺氧反应、搅拌脱气、沉淀、排水、闲置六个步骤组成；根据待处理污水氨氮浓度，设定冲水比，使反应器内初始氨氮浓度为150±20mg/L；再通过投加NaHCO3使反应器中进水碱度/氨氮的比值为5，碱度以CaCO3浓度计，氨氮以氮浓度计；每个周期中的曝气/缺氧反应设定为3个循环，每一个循环的曝气段，通过调节曝气量控制反应器中溶解氧为0.3～0.5mg/L，同时进行搅拌，保证良好的混合效果，曝气时间是以曝气阶段结束后反应器内亚硝酸盐氮积累量为20～30mg/L所需的时间为准；缺氧阶段，只进行搅拌，缺氧反应时间是将曝气阶段所积累的亚硝酸盐氮被完全消耗所需的时间为准；在最后一个循环的缺氧反应段结束后进入搅拌脱气步骤，该步骤是继续搅拌一个小时，以脱除污泥上附着的气泡，保证污泥具有较好的沉降性能，经过沉淀、排水、闲置3个步骤后进入下一个周期。第二步，脱氮负荷的快速提升监测反应器运行过程中出水的氨氨浓度，在保证出水氨氮浓度为30mg/L的前提下，通过监测反应过程中pH的变化，调整曝气和缺氧反应时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚宜，韩海成，王晓东，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31