【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水生物处理，具体的说，尤其涉及一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置与方法。
技术介绍
1、城市污水中氮污染物的经济高效脱除，是助力污水处理厂由能量密集型向低碳节能型转变的重要需求。
2、在城市污水氮污染物处理过程中，厌氧氨氧化是目前最经济高效的脱氮技术。厌氧氨氧化技术是指厌氧氨氧化菌以亚硝为氧化剂，将氨氮转变为氮气的过程。与传统的硝化/反硝化技术相比，厌氧氨氧化技术可节约100%的曝气能耗和100%的碳源需求，有望实现污水处理的可持续发展。但是，在上述技术中，厌氧氨氧化所需的基质亚硝通常难以稳定获取，成为其实现工程化应用的技术瓶颈。
3、为了稳定产出亚硝，多采用短程反硝化作为新的技术路径。短程反硝化是指将硝氮还原为亚硝而不再继续还原为氮气的过程。与传统的硝化/反硝化技术相比，短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术理论上可节省50%的曝气能耗和80%碳源需求。
4、乙酸钠和葡萄糖是实现短程反硝化的常见碳源。但是，目前以乙酸钠为碳源培养的短程反硝化污泥无法利用葡萄糖实现亚硝的高效积累。同样地，以葡萄糖为碳源培养的短程反硝化污泥也无法利用乙酸钠实现亚硝的高效积累。这意味着目前培养的短程反硝化污泥只能利用单一碳源。这限制了短程反硝化技术在实际应用中对碳源的选择，无法适应多种碳源存在下的应用场景。
5、同时，短程反硝化污泥常常以絮体形态存在，其产生亚硝的速率较慢，通常难以满足厌氧氨氧化菌对亚硝快速获取的需求，进而限制了厌氧氨氧化的脱氮性能。
技术
1、本专利技术的目的在于提供一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置与方法，其能够同步解决短程反硝化污泥不能同时利用碳源乙酸钠和葡萄糖，以及亚硝难以快速产出的技术难题。
2、为实现上述技术目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
3、一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置，包括顺次连接的含碳源和硝氮的进水箱、短程反硝化颗粒污泥反应器、出水箱以及在线监测和反馈控制系统；其中所述含碳源和硝氮的进水箱通过进水泵与短程反硝化颗粒污泥反应器相连接；短程反硝化颗粒污泥反应器通过排水电动阀与出水箱相连接；
4、其中所述含碳源和硝氮的进水箱配置有第一放空阀；短程反硝化颗粒污泥反应器配置有进水泵、进水阀、搅拌器、排水电动阀、硝氮检测仪；出水箱配置有第二放空阀；在线监测和反馈控制系统包括可编程自动控制器和笔记本电脑，可编程自动控制器内置进水泵继电器、硝氮检测仪继电器、搅拌继电器、排水电动阀继电器、信号转接器ad转接接口、信号转接器da转接接口，其中可编程自动控制器上的进水泵继电器与进水泵相连接，硝氮检测仪继电器与硝氮检测仪相连接，搅拌继电器与搅拌器相连接，排水电动阀继电器与排水电动阀相连接；所述信号转接器ad转接接口通过电缆与笔记本电脑相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给笔记本电脑；笔记本电脑通过信号转接器da转接接口与可编程自动控制器相连接，将笔记本电脑的数字指令传递给可编程自动控制器。
5、应用上述双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置实现双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的方法，包括以下步骤：
6、步骤1、将污水厂絮体污泥投加至短程反硝化颗粒污泥反应器，污泥浓度控制在3000 mg/l~6000 mg/l；
7、步骤2、启动进水泵，将含有葡萄糖和硝氮的废水从短程反硝化颗粒污泥反应器底部泵入，控制排水比大于0.5，同时控制进水中的硝氮浓度大于30mg/l以及葡萄糖和硝氮的质量比大于5；
8、步骤3、利用硝氮检测仪监测短程反硝化颗粒污泥反应器的硝氮浓度，当硝氮浓度小于5mg/l时，开启搅拌器，当硝氮浓度降低至0mg/l时停止搅拌，进入沉淀阶段实现泥水分离；
9、步骤4、控制沉淀时间小于30min，打开排水电动阀，根据所设定排水比，将相应体积的污水及污泥排出；
10、步骤5、重复步骤2至4，直至短程反硝化颗粒污泥反应器的出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于50%时，将进水硝氮浓度提高10mg/l；
11、步骤6、重复步骤2至4，直至短程反硝化颗粒污泥反应器的出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于75%，将进水硝氮浓度提高10mg/l；
12、步骤7、重复步骤2至4，直至短程反硝化颗粒污泥反应器的出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于90%、以及粒径大于200μm的颗粒污泥占混合污泥的比例大于25％时，将含碳源和硝氮的进水箱中的碳源由葡萄糖转变为乙酸钠，同时进水硝氮浓度恢复至步骤2的起始浓度；
13、步骤8、开启进水泵，将含有乙酸钠和硝氮的废水从短程反硝化颗粒污泥反应器底部泵入，控制排水比大于0.5，同时控制进水硝氮浓度大于30mg/l以及乙酸钠和硝氮的质量比小于4；
14、步骤9、利用硝氮检测仪监测短程反硝化颗粒污泥反应器的硝氮浓度，当硝氮浓度小于5mg/l时，开启搅拌器，当硝氮浓度降低至0mg/l时停止搅拌，进入沉淀阶段实现泥水分离；
15、步骤10、控制沉淀时间小于20min，打开排水电动阀，根据所设定排水比，将相应体积的污水及污泥排出；
16、步骤11、重复步骤8至10，直至短程反硝化颗粒污泥反应器的出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于50%并且rhodocyclaceae菌的占比丰度大于5％时，将进水硝氮浓度提高10mg/l；
17、步骤12、重复步骤8至10，直至短程反硝化颗粒污泥反应器出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于75%并且rhodocyclaceae菌的占比丰度大于10％时，将进水硝氮浓度提高10mg/l；
18、步骤13、重复步骤8至10，直至短程反硝化颗粒污泥反应器的出水中亚硝与进水硝氮的质量比大于90%、rhodocyclaceae菌的占比丰度大于15％、粒径大于200μm的颗粒污泥占混合污泥的比例大于50％时，最终实现双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥的快速富集。
19、与现有技术相比，本申请具有以下的有益效果：
20、1）、与以葡萄糖为单一碳源培养的短程反硝化污泥相比，本专利技术培养的短程反硝化污泥可以同时利用葡萄糖和乙酸钠为碳源。
21、2）、与以乙酸钠为单一碳源培养的短程反硝化污泥相比，本专利技术培养的短程反硝化污泥可以同时利用乙酸钠和葡萄糖为碳源。
22、3）、与短程反硝化絮体污泥相比，本专利技术实现了短程反硝化污泥的颗粒化，增加了单位反应器体积内短程反硝化菌的生物量，显著提高了亚硝产出速率。
23、4）、本专利技术提供了一种可以同时利用乙酸钠和葡萄糖的短程反硝化菌 rhodocyclaceae的富集方法，该方法解决了短程反硝化污泥难以同时利用碳源乙酸钠和葡萄糖产出亚硝的技术难题，拓宽了短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术的应用场景。
24、5）、本专利技术提供了一种短程反硝化污泥颗粒化的方法，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置，其特征在于，包括顺次连接的含碳源和硝氮的进水箱（1）、短程反硝化颗粒污泥反应器（2）、出水箱（3）以及在线监测和反馈控制系统（4）；其中所述含碳源和硝氮的进水箱（1）通过进水泵（21）与短程反硝化颗粒污泥反应器（2）相连接；短程反硝化颗粒污泥反应器（2）通过排水电动阀（24）与出水箱（3）相连接；
2.应用权利要求1所述一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置实现双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种双碳源驱动的短程反硝化颗粒污泥快速富集的装置，其特征在于，包括顺次连接的含碳源和硝氮的进水箱（1）、短程反硝化颗粒污泥反应器（2）、出水箱（3）以及在线监测和反馈控制系统（4）；其中所述含碳源和硝氮的进水箱（1）通过进水泵（21）与短程反硝化颗粒污...
【专利技术属性】
技术研发人员：石亮亮，戴盈盈，马斌，委燕，卜毅男，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。