【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水生物处理领域，涉及一种利用季铵盐消毒剂实现城市污水常温短程硝化的快速启动并且稳定维持的方法。本专利技术主要适合用于处理低碳氮比的城市污水生物脱氮过程。
技术介绍
1、水体中氮和磷等元素的超标会使得水体富营养化，从而对水体环境造成严重的危害。因此，需要对废水进行脱氮除磷处理。在城市污水处理过程中，生物脱氮过程是最重要的处理方法之一，但是传统的硝化反硝化工艺需要消耗能量来进行曝气以及消耗碳源来保证反硝化的进行，这会使得污水处理的成本大幅提高，因此需要选择一种高效且节能的污水脱氮方式来处理低碳氮比的城市污水。许多新型脱氮处理工艺已经应用于目前的污水处理，如短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化工艺，其核心在于短程硝化过程。研究表明，相较于全程硝化-反硝化工艺，短程硝化可以节约25％左右的曝气量，从而减少污水处理的成本。实现短程硝化工艺的关键在于两个方面，一是实现短程硝化的快速启动，二是实现短程硝化的稳定维持。实现短程硝化的核心机制是在抑制亚硝酸盐氧化细菌(nob)活性的同时不要过度抑制氨氧化细菌(aob)的活性，从而实现污水处理过程中稳定的亚硝酸盐积累。然而，由于污水生物处理系统是多种菌混合在一起的培养系统，aob和nob的共生关系较为复杂，因此，开发一种新的处理方法来快速且稳定地实现短程硝化过程值得人们的重点研究关注。
2、之前的研究指出，实现短程硝化的方法主要包括提高温度、降低溶解氧(do)和降低污泥龄(srt)等。当活性污泥系统中的温度高于25℃时，反应器中aob的生长速率要明显高于nob的生长速率
3、利用短程硝化抑制剂来实现短程硝化成为了人们研究关注的重点，目前研究的短程硝化抑制剂包括甲酸、硫化物、氯酸盐、游离氨(fa)、游离亚硝酸(fna)、和羟胺等。甲酸作为一种脂肪酸，具有较强的腐蚀能力和挥发性，因此在实验过程中具有危险性并且不利于储存。虽然通过硫化物可以实现短程硝化，但是也会导致产生硫化氢气体，对人体健康和生态环境安全造成危害。况且污水中的硫化物可能还会引起丝状硫磺细菌的生长，导致发生污泥膨胀进而影响出水水质；氯酸盐属于易制爆类的化学品，在使用过程中存在很大的危险隐患；研究表明，nob对fa和fna抑制具有适应性，0.75mg/l的fna可以成功启动短程硝化，随着反应的进行，系统中nob的丰度会逐渐增加，从而导致系统的短程硝化被破坏。此前的研究还通过羟胺来实验短程硝化工艺，如使用10mg/l的羟胺作为短程硝化抑制剂可以实现颗粒污泥的短程硝化，但是羟胺的化学性质不稳定，在室温下会吸收水和二氧化碳后迅速分解，此外羟胺的成本也较高，每克羟胺的价格约为14元。总之，这些抑制剂都存在许多缺点，如不易储存、nob容易产生适应性和使用成本高等。因此寻找安全的并且高效的新型短程抑制剂具有非常实用的现实意义。季铵盐化合物(quaternary ammonium compounds，qacs)作为一种经常使用的消毒剂，具有广谱杀菌作用，广泛应用于家庭及医院消毒中，烷基三甲基铵化合物(alkyltrimethyl ammonium compound，atmac)和双烷基二甲基铵化合物(dialkyldimethyl ammonium compound，dadmac)在日常生活中常用以及在环境中常检测到，鲜有报道关于利用qacs实现短程硝化的快速启动与稳定维持。因此，本专利技术选用qacs作为新型的短程硝化抑制剂，旨在研究其能够实现城市污水的常温短程硝化的快速启动与稳定维持。
技术实现思路
1、为了实现城市污水常温短程硝化的快速启动与稳定维持，本专利技术提出了一种利用季铵盐消毒剂实现城市污水常温短程硝化的快速启动与稳定维持的方法。本专利技术通过向反应器中投加qacs，能够在反应过程中抑制nob活性的同时不过度抑制aob的活性，并逐渐将nob从反应器中淘洗出来，从而实现短程硝化的快速启动与稳定维持。
2、本专利技术的技术步骤内容如下：
3、(1)首先在序批式生化反应器中接种活性污泥，使得反应器中的污泥浓度为2500-3500mg/l；
4、(2)使用人工合成配水作为反应器的进水，进水中含有氨氮、cod(化学需氧量)和微量元素，当系统中的氨氮去除率(are)达到95％以上时，认定为反应器中的活性污泥系统具有良好的全程硝化活性；然后将一定浓度的qacs母液与人工合成配水混合，投加到反应器中，开始短程硝化的启动过程；
5、(3)序批式生化反应器运行周期包括进水、曝气、沉淀、排水和闲置五个阶段，具体运行方式为：进水时间5-15min，曝气时间为130-200min，沉淀时间为10-30min，排水时间为5-10min，闲置时间为80-150min。
6、(4)定期监测反应器的进出水水质，并且通过公式计算亚硝积累率(nar)，当反应器系统中nar达到80％以上时，认定城市污水常温短程硝化正式启动，大约10天左右可以启动短程硝化，然后维持30天以上。
7、进一步的，上述步骤(1)中的接种污泥取自某城市污水处理厂的二沉池中的全程硝化活性污泥，取回后用清水清洗3次，来排除污泥中原有杂质的干扰。
8、进一步的，上述步骤(1)中季铵盐化合物(quaternary ammonium compounds，qacs)选自，烷基三甲基铵化合物(alkyltrimethyl ammonium compound，atmac)和双烷基二甲基铵化合物(dialkyldimethyl ammonium compound，dadmac)。
9、进一步的，上述步骤(2)中进水的氨氮浓度约为55-80mg/l，cod的浓度约为150-350mg/l，qacs的浓度为2-4mg/l，且qacs的投加频率为每个周期一次。
10、进一步的，上述步骤(3)中的反应器每天运行四个周期，通过蠕动泵将人工配水泵入反应器中，然后通过调节气体转子流量计来调整反应器系统中的溶解氧(do)，在曝气结束后静置沉淀30分钟，然后进行泥水分离，通过电动球阀将反应器的上清液从排水口排出。
11、进一步的，上述步骤(1)、(2)和(3)中反应器的排水比为50％，运行期间的do和温度为分别为2-6mg/l和18-25℃。
12、进一步的，上述步骤(4)中的公式为
13、
14、进一步的，qacs作为一种常用的消本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用季铵盐实现城市污水常温短程硝化快速启动并稳定维持的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的接种污泥取城市污水处理厂的二沉池中的全程硝化活性污泥，取回后用清水清洗3次，来排除污泥中原有杂质的干扰。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中季铵盐化合物(quaternaryammonium compounds，QACs)选自，烷基三甲基铵化合物(alkyltrimethyl ammoniumcompound，ATMAC)和双烷基二甲基铵化合物(dialkyldimethyl ammonium compound，DADMAC)。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中进水的氨氮浓度约为55-80mg/L，COD的浓度约为150-350mg/L，QACs的浓度为2-4mg/L，且QACs的投加频率为每个周期一次。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)进水中含有抗生素。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，上述步骤(1)、(2)和(3)中反应器的排水比为50％，运行期间的DO和温度为分别为2-6mg/L和18-25℃。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，上述步骤(4)中的公式为
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中10天左右可以启动短程硝化，然后可以稳定维持30天以上。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)在维持稳定阶段即使停止向反应器中投加季铵盐消毒剂，短程硝化仍然可以维持20天左右。
...【技术特征摘要】
1.一种利用季铵盐实现城市污水常温短程硝化快速启动并稳定维持的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的接种污泥取城市污水处理厂的二沉池中的全程硝化活性污泥，取回后用清水清洗3次，来排除污泥中原有杂质的干扰。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中季铵盐化合物(quaternaryammonium compounds，qacs)选自，烷基三甲基铵化合物(alkyltrimethyl ammoniumcompound，atmac)和双烷基二甲基铵化合物(dialkyldimethyl ammonium compound，dadmac)。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中进水的氨氮浓度约为55-80mg/l，cod的浓度约为150-350mg/l，qacs的浓度为2-4mg/l，且qacs的投加频率为每个周期一次。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：高景峰，许洪鑫，赵轶凡，崔影超，张艺，王宇轩，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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