一种高ＤＯ条件下短程硝化反硝化颗粒污泥的制备方法技术

本发明专利技术提出的一种高ＤＯ条件下短程硝化反硝化颗粒污泥的制备方法，属于废水生物处理技术领域。本发明专利技术的短程硝化反硝化颗粒污泥，以杆菌和球菌为主，具有较高的亚硝酸盐累积能力、反硝化能力和异养菌活性，可以避免高ＮＨ４＋－Ｎ选择富集亚硝化细菌时带来的游离氨抑制问题，在高ＤＯ条件下，实现短程硝化的同时不会增加短程硝化过程Ｎ２Ｏ的释放。该方法制备的短程硝化反硝化颗粒污泥，颗粒结构紧凑、稳定性能良好，适合处理低ＣＯＤ高ＮＨ４＋－Ｎ废水，能够确保短程硝化反硝化颗粒污泥在实际废水处理中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水生物处理
，涉及一种高DO条件下短程硝化反硝化颗粒 污泥的制备方法。
技术介绍
随着氮素污染的加剧和人们环境保护意识的增强，废水脱氮日益受到人们的重 视，其中生物脱氮技术由于其无可比拟的优势获得了长足的发展。在目前众多的污水脱氮 新技术中，短程硝化反硝化是应用广泛和发展较快的新技术之一，它是将传统的硝化反应 控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有以下优 点可节省供氧量约25%，能耗低；节省反硝化碳源约40%，在C/N比一定的情况下能提高 对TN的去除率；减少污泥生成量约50%;减少硝化过程碱的需求量；反应时间短，可减少反 应器容积。因此，短程硝化反硝化成为目前污水生物脱氮技术研究的热点。短程脱氮得以 实现和稳定维持的关键是将硝化过程终止于NO2--N阶段，即短程硝化。利用氨氧化菌(亚 硝酸菌)和亚硝酸盐氧化菌(硝酸菌)在生理特性上的差异，已经形成了诸多实现短程硝 化的控制策略，主要包括高温、低溶解氧(DO)、高游离氨抑制、实时控制等。其中，控制DO 浓度，使硝化过程控制在NH3+-N氧化为NO2--N阶段，是实现亚硝酸盐积累的重要因素之一。 因此，DO浓度是人们在短程硝化反硝化工艺中最为关注的指标之一。此外，国内外有关研 究表明在常规条件下通过实时控制D0、pH以及氧化还原电位(ORP)等参数可以实现短程硝 化，但是通常用于处理常规生活污水，虽然实时控制技术容易操作，但是在厌氧阶段硝酸盐 氮的ORP变化拐点以及硝酸盐氮的pH变化峰点变化不明显，低C/N比条件下厌氧阶段的操 作存在问题。此外，研究表明Ν02_-Ν的累积通常伴随着大量N2O的产生，尤其在短程硝化脱氮工 艺中。N2O是一种很重要的温室气体，其温室效应是CO2的300倍左右；同时，它也会破坏臭 氧层，从而对环境产生严重影响，导致N2O释放的最主要因素是低DO浓度和高NO2--N浓度。 而这两个正是通常用来实现短程硝化过程的最主要特征，因此控制DO实现短程硝化存在 释放大量N2O的潜在危害。好氧颗粒污泥是微生物固定化技术的一种特殊形式，是从上世纪九十年代以来开 始兴起的一种新型的废水生物处理技术，被认为是目前最有前途的污水处理工艺之一。与 传统的活性污泥法相比，好氧颗粒污泥沉降性能更好，污泥浓度更高，更加能适应废水水质 的突然变化；可使反应器中保持较高的容积负荷，并可大大缩小或省去二次沉淀池，减少污 水处理系统的容积和占地面积，降低投资和运行成本；好氧颗粒污泥的分层结构使其具有 微生物菌群的多样性，在降解有机碳的同时，具有同时脱氮除磷的功能。此外，颗粒污泥具 有特殊的微生物结构和空间结构，即使在高DO条件下也可以同时具备厌氧区和好氧区，从 而实现异养微生物、硝化细菌和反硝化细菌在不同颗粒层同时存在；而且高DO浓度也有利 于减少N2O的释放。直接在高浓度NH4+-N条件下制备颗粒污泥，存在高浓度游离氨的抑制作用，从而影响微生物的活性以及好氧颗粒化的发生。分子态游离NH3对亚硝酸菌和硝酸菌都有抑制 作用，但对硝酸菌更加敏感。已有研究表明，游离氨对硝酸菌和亚硝酸菌的抑制浓度分别 0. 1 1. Omg/L和10 150mg/L。当游离氨的浓度介于两者之间时，亚硝酸菌能够正常增 殖和氧化，硝酸菌被抑制，就会发生亚硝酸的积累。因而，通过逐步提高氨氮选择压的方法， 可以逐步提高游离氨的选择作用，从而逐步淘汰硝酸菌，同时可以避免高浓度游离氨的抑 制作用，并能使形成的好氧颗粒污泥在实现亚硝酸盐富集的同时具有较高的反硝化能力和 异养菌活性。综合考虑短程硝化脱氮和N2O的释放问题，寻找一种高DO浓度条件下制备短程硝 化反硝化颗粒污泥以去除高浓度氨氮的方法就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是在高DO浓度下制备得到一种处理高氨氮废水的短程硝化反硝化 颗粒污泥。本专利技术的技术方案是在高DO浓度下通过逐步提高底物NH4+-N浓度的策略制备亚 硝化细菌和反硝化菌大量富集的好氧短程硝化反硝化颗粒污泥。具体步骤如下 一种高DO条件下短程硝化反硝化颗粒污泥的制备方法，在高DO浓度下通过逐步 提高底物nh4+-N浓度，制备出亚硝化细菌和反硝化菌大量富集的好氧短程硝化反硝化颗粒 污泥。具体步骤如下(1)选取市政废水处理厂的活性污泥注入序批式间歇反应器，循环时间为4h 其 中进水6min，出水4min ；厌氧搅拌Ih ；沉降时间随着颗粒污泥的形成和沉降性能的改善逐 渐缩短，由16min逐渐递减至2min ；其余为曝气时间；(2)反应器在20 30°C室温下运行，pH值在7. 5 8. 5之间，曝气量控制在 0. 3cm/s，保持DO浓度为8mg/L左右；(3)将含有有机物和氨氮的废水从反应器底部泵入，进水方式为间歇式，进水底物 COD为500mg/L，加入氯化铵，最初底物NH4+_N浓度为50mg/L，经过一个周期，出水由反应器 中部排出，水力停留时间8h;(4)监测出水中的NH4+-N、N02--N以及NO3--N浓度，当NH4+_N去除率达到98%以上 并能稳定三天以上的时间，同时NO2--N浓度下降、NO3--N浓度升高，即可提高底物NH/-N至 下一浓度，每次提高值在50mg/L，按照上述方法，最终将底物NH/-N浓度提高至350mg/L，稳 定运行一段时间后，在反应器内获得短程硝化反硝化颗粒污泥。短程硝化反硝化颗粒污泥为淡黄色球形颗粒，直径0. 8mm，其中的微生物以球菌和 杆状菌为主，亚硝酸菌主要分布在颗粒外部，在颗粒内部含有极少的硝酸菌。本专利技术的效果和益处(1)在序批式反应器(SBR)中，在高DO浓度条件下制备得到一种处理高氨氮废水 的短程硝化反硝化颗粒污泥。形成的颗粒污泥具有较高的亚硝酸盐累积能力、反硝化能力 和异养菌活性。(2)亚硝酸菌的大量富集抑制了丝状菌的生长，形成的短程硝化反硝化颗粒污泥 以杆菌和球菌为主，丝状菌含量极少，颗粒结构紧凑、稳定性能良好。(3)在SBR反应器中DO浓度较高(曝气阶段达8mg/L左右)，因而并没有因为NO2--N的累积而提高N2O的释放量。四附图说明图1为本专利技术采用序批式间歇反应器制备短程硝化反硝化颗粒污泥方法的示意图。图中1为进水箱；2为蠕动泵；3为曝气头；4为气泵；5为气体流量计；6为电磁阀；7 为双时间继电器；8为搅拌器；9为出水箱；10为溢流口。五具体实施例方式以下通过实施例对本专利技术的内容进一步详细地加以说明。实施例1 具体步骤如下(1)将未经驯化的市政废水处理厂的活性污泥接种注入序批式间歇反应器中。序 批式间歇反应器有效容积3. 5L，外管直径10. 0cm，高55cm，如图1所示。(2)空气由气泵4通过反应器底部中央安装的一个微孔曝气头3进入反应器，形 成的气流使反应器内液体和颗粒污泥混合均勻。通过蠕动泵2在反应器底部进水，由电磁 阀6控制出水，排水口在反应器底部高25cm处，体积交换率为50%，反应器在室温(20 30 0C )下运行。(3)反应器的进水、搅拌、曝气、沉降和排水时间均由双时间继电器7自动控制。循 环时间为4h，其中进水6min，出水4min，厌氧搅拌lh，沉降时间从16min逐渐减到2min，待 颗粒污泥成熟后由于其具有出色的沉降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高ＤＯ条件下短程硝化反硝化颗粒污泥的制备方法，其特征在于在高ＤＯ浓度下通过逐步提高底物ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ浓度，制备出亚硝化细菌和反硝化菌大量富集的好氧短程硝化反硝化颗粒污泥。具体步骤如下：（１）选取市政废水处理厂的活性污泥注入序批式间歇反应器，循环时间为４ｈ：其中进水６ｍｉｎ，出水４ｍｉｎ；厌氧搅拌１ｈ；沉降时间随着颗粒污泥的形成和沉降性能的改善逐渐缩短，由１６ｍｉｎ逐渐递减至２ｍｉｎ；其余为曝气时间；（２）反应器在２０～３０℃室温下运行，ｐＨ值在７．５～８．５之间，曝气量控制在０．３ｃｍ／ｓ，保持ＤＯ浓度为８ｍｇ／Ｌ左右；（３）将含有有机物和氨氮的废水从反应器底部泵入，进水方式为间歇式，进水底物ＣＯＤ为５００ｍｇ／Ｌ，加入氯化铵，最初底物ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ浓度为５０ｍｇ／Ｌ，经过一个周期，出水由反应器中部排出，水力停留时间８ｈ；（４）监测出水中的ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ、ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ以及ＮＯ↓［３］↑［－］－Ｎ浓度，当ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ去除率达到９８％以上并能稳定三天以上的时间，同时ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ浓度下降、ＮＯ↓［３］↑［－］－Ｎ浓度升高，即可提高底物ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ至下一浓度，每次提高值在５０ｍｇ／Ｌ，按照上述方法，最终将底物ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ浓度提高至３５０ｍｇ／Ｌ，稳定运行一段时间后，在反应器内获得短程硝化反硝化颗粒污泥。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，石义静，王曙光，于海波，高明明，刁目贺，祁振，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]