一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一体化短程硝化‑厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置，该一体化短程硝化‑厌氧氨氧化污水处理驯化方法利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；反应装置包括反应器和曝气装置，曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。通过以上方式，本发明专利技术污水处理驯化方法与装置可实现并稳定运行一体化短程硝化与厌氧氨氧化工艺，达到自养脱氮目的，驯化过程无需外源添加有机碳，曝气量低，系统总氮去除量高。

Integrated short-cut nitrification-anaerobic ammonia oxidation wastewater treatment domestication method and device

【技术实现步骤摘要】
一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法和装置
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置。
技术介绍
水体污染问题日益严重，污水中含有的大量污染物质会对环境产生危害，同时病原微生物繁殖也会造成疾病传播，影响人类健康。通常，污水中含有的有机碳、氮、磷等污染物均可通过活性污泥或生物膜工艺去除。2014年是活性污泥工艺诞生100周年，相关研究人员开始重新思考污水处理的未来发展方向。污水中有机碳、氮和磷不应仅作为废物处理，也可作为资源回收利用。例如，污水中的有机碳可通过微生物作用转化为甲烷，进而实现能源回收；废水中的含氮化合物可采用生物处理工艺在低能耗下去除。传统生物脱氮主要通过硝化反硝化工艺实现，而自养脱氮工艺通过短程硝化连接厌氧氨氧化工艺实现。通常，硝化反应以氧气为电子供体，氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，进而亚硝酸盐氧化菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。短程硝化(或亚硝化)过程仅发生硝化反应中由氨氧化菌作用的第一步，而由亚硝酸盐氧化菌作用的第二步被抑制。反硝化反应即反硝化菌以有机碳为电子供体，将硝化过程产生的硝酸盐还原为氮气并排除水体，以达到污水脱氮的目的。厌氧氨氧化工艺可将污水中的氨氮和亚硝酸盐在厌氧条件下转化为氮气。与传统硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺具有无需外加碳源、节省曝气能耗、污泥产量低等优势，是目前最为经济高效的污水脱氮工艺。一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺是将短程硝化工艺与厌氧氨氧化工艺相结合。厌氧氨氧化菌可利用短程硝化反应产生的亚硝酸盐和未被完全氧化的氨氮发生厌氧氨氧化反应，实现自养脱氮。一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺拥有诸多优势，但其实际应用仍存在以下两个难点。首先，厌氧氨氧化菌为密度依赖型菌属，当菌群密度较高时才可显示活性。而厌氧氨氧化菌增殖速率较慢，时代周期可达11天；工艺运行中会出现菌属较难富集并且活性较低的问题。其次，一体化系统中存在亚硝酸盐基质竞争现象，主要发生于亚硝酸盐氧化菌与厌氧氨氧化菌之间。因此，污泥流失和亚硝酸盐氧化菌活性增强均可导致一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺难以实现。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置。本专利技术所采用的技术方案是：一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，包括：利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；其中，所述反应装置包括反应器和曝气装置，所述曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制所述曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使所述反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。反应器的运行周期一般包括进水阶段、反应阶段、静置阶段和排水阶段；反应阶段按照多级好氧/缺氧交替进行，多级好氧/缺氧交替是指好氧阶段和/或缺氧阶段出现两次以上，并且时间上交替发生。曝气装置采用间歇式梯级曝气的运行模式，即在曝气-非曝气交替运行模式下，好氧和缺氧反应阶段的切换具体通过控制曝气装置的打开与关闭实现，在好氧阶段曝气装置向反应器内曝气充氧，缺氧阶段曝气装置停止向反应器内曝气。在不同驯化阶段梯级提高曝气负荷，从而使反应器实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式。每级反应一般按多次好氧/缺氧交替运行。提高曝气负荷可通过在相同曝气时长下增大单位时间的曝气量、在单位时间曝气量相同的前提下延长曝气时间，或者同时提高单位时间曝气量和曝气时长；优选采用在单位时间曝气量相同的前提下延长曝气时间的方式。优选地，启动所述反应器之前，向所述反应器内填充接种厌氧氨氧化生物膜填料，以使所述反应器内厌氧氨氧化菌的富集时间缩短，提高驯化初期厌氧氨氧化菌的活性，一体化短程硝化-厌氧氨氧化工艺可快速启动。厌氧氨氧化生物膜填料具体可选自实验室序批式生物膜反应器内以连续流模式培养厌氧氨氧化生物膜填料。优选地，采用定时器定时控制所述曝气装置的打开和关闭，以使所述曝气装置实现间歇式梯级曝气运行模式，进而使反应器内污水处理驯化实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式。具体地，可通过定时器设定通电时间及两次循环通电时间间隔长度，控制反应器好氧阶段和缺氧阶段时长。在不同驯化阶段，采用不同好氧阶段和缺氧阶段时长，实现梯级曝气运行模式。优选地，污水驯化处理过程所述反应器的进水和排水分别通过进水泵和排水泵实现。优选地，所述反应器内进行污水处理驯化的运行周期包括进水阶段、反应阶段、静置阶段和排水阶段；采用定时器定时控制所述进水泵、所述排水泵和所述曝气装置的打开和关闭，以使所述反应器内污水处理驯化按照所述运行周期进行多级好氧/缺氧交替运行。优选地，所述反应器内进行污水处理驯化的运行周期为6h，包括10min进水阶段、320min反应阶段、20min静置阶段和10min排水阶段；其中，通过所述定时器控制曝气装置的打开和关闭以进行间歇式梯级曝气，以使所述反应器实现三级好氧/缺氧交替运行的反应模式，其中，第一级反应阶段按1min好氧/9min缺氧交替进行，运行总时长为15d；第二级反应阶段按3min好氧/9min缺氧交替进行，运行总时长为32d；第三级反应阶段按7min好氧/5min缺氧交替进行，运行总时长为43d。优选地，所述反应器的有效容积为6L；所述反应器每运行周期进水为1.5L，出水为1.5L，水力停留时间为24h。优选地，在反应的好氧阶段和/或缺氧阶段对所述反应器内的物料进行机械搅拌。通过机械搅拌，可提高反应器内营养物传质效率。优选地，污水处理驯化过程将所述反应器内的温度维持在室温，室温一般为25～30℃，优选26℃。本专利技术还提供了一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化装置，用于实现以上任一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法；该污水处理驯化装置包括反应器和曝气装置；所述曝气装置用于在反应的好氧阶段对所述反应器内进行充氧，所述曝气装置采用间歇式梯级曝气运行模式，以使所述反应器实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。优选地，所述反应器内填充接种有厌氧氨氧化生物膜填料。优选地，该污水处理驯化装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述曝气装置进行间歇式梯级曝气，进而使所述反应器实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式；控制装置具体可采用定时器或其他控制装置。优选地，该污水处理驯化装置还包括进水泵和排水泵，所述反应器具有进水口和出水口，所述进水泵和所述反应器的进水口连通，所述排水泵与所述反应器的出水口连通。进一步优选地，还包括定时器，用于定时控制所述进水泵、所述排水泵和所述曝气装置的打开和关闭。优选地，该污水处理驯化装置还包括搅拌器，所述搅拌器用于在反应的好氧阶段和/或缺氧阶段搅拌所述反应器内的物料。进一步优选地，该污水处理驯化装置还包括用于控制反应器内温度的温度控制装置。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术提供一种一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法与装置，该一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法通过利用曝气装置进行间歇式梯级曝气，即在曝气-非曝气交替运行模式下，在不同驯化阶段梯级提高曝气负荷。驯化初期反应器内曝气负荷较低，可使反应体系维持低溶解氧环境，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一体化短程硝化‑厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；其中，所述反应装置包括反应器和曝气装置，所述曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制所述曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使所述反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。

【技术特征摘要】
1.一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，利用反应装置采用间歇式梯级曝气运行模式进行污水处理驯化；其中，所述反应装置包括反应器和曝气装置，所述曝气装置用于在反应的好氧阶段对反应器内进行充氧；具体包括：在污水处理驯化过程控制所述曝气装置进行间歇式梯级曝气，以使所述反应器内污水处理实现多级好氧/缺氧交替运行的反应模式，且下一级好氧阶段的时长大于前一级好氧阶段的时长。2.根据权利要求1所述的一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，启动所述反应器之前，向所述反应器内填充接种厌氧氨氧化生物膜填料。3.根据权利要求1所述的一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，采用定时器定时控制所述曝气装置的打开和关闭，以使所述曝气装置实现间歇式梯级曝气运行模式。4.根据权利要求1所述的一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，污水驯化处理过程所述反应器的进水和排水分别通过进水泵和排水泵实现。5.根据权利要求4所述的一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，所述反应器内进行污水处理驯化的运行周期包括进水阶段、反应阶段、静置阶段和排水阶段；采用定时器定时控制所述进水泵、所述排水泵和所述曝气装置的打开和关闭，以使所述反应器内污水处理驯化按照所述运行周期进行多级好氧/缺氧交替运行。6.根据权利要求5所述的一体化短程硝化-厌氧氨氧化污水处理驯化方法，其特征在于，所述反应器内进行污水处理驯化的运行周期为6h，包括10min进水...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴光学，冯照璐，郭玉梅，郭昉，林阳，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，昆明滇池水务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44