申请日2016.08.26
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明提供一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法：首先接种来自短程硝化和厌氧氨氧化反应器中的污泥，在间歇曝气的条件下，逐步提高进水氨氮浓度来进行启动，再通过缩短厌氧阶段时间，将曝气方式转变为连续曝气模式，以实现单级自养脱氮系统启动。启动成功后，通过控制絮状与颗粒污泥比例的方法构建稳定的菌群结构，并根据系统运行情况调整反应周期，实现系统的高效脱氮。本发明提供的启动方式迅速简单，所构建的系统运行稳定高效，对单级自养脱氮系统及其他絮状与颗粒污泥共存系统的运行具有重要参考意义。
摘要附图
权利要求书
1.一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法，采用序批式反应器，其特征在于：包括如下步骤：
1)絮状及颗粒污泥接种比例设置：
接种污泥来自稳定运行的短程硝化反应器内的絮状污泥和厌氧氨氧化反应器内的颗粒污泥，絮状污泥浓度为3-4g/L，颗粒污泥浓度为4-5g/L，接种时絮状污泥和颗粒污泥的质量比为2-3;
2)絮状及颗粒污泥共存系统间歇曝气变基质启动阶段：
进水采用人工配制的模拟废水，进水pH控制在7.4-8.2，温度为28-32℃，控制曝气量不变，反应周期为12h;系统采用间歇曝气方式，曝气段与厌氧段时间的比例为1:2;首先保持进水氨氮质量浓度不变，当氨氮转化率达到85%以上时，提高进水氨氮质量浓度，每次按照一定的幅度进行提高;当进水氨氮质量浓度达到初始的180%-220%，氨氮去除率连续3天达到85%时，间歇曝气变基质阶段启动完成;
3)絮状及颗粒污泥共存系统变曝气时间启动阶段：
本阶段保持进水氨氮浓度不变，缩短厌氧段时间，同时减小曝气量;每次调整后，待氨氮转化率和总氮去除率分别恢复至85%和75%，并稳定2-4天，再进行下一次调整，直到厌氧段时间为0h，并稳定4天，进入高效运行阶段;
4)絮状及颗粒污泥共存系统污泥比例调控高效运行阶段：
进入絮状及颗粒污泥共存系统比例调控高效运行阶段后，沉淀时间设置为8-12min，搅拌转速为80-100rpm/min，控制絮状污泥与颗粒污泥质量比在2.02-2.31之间，进水氨氮浓度保持不变，根据出水亚硝态氮浓度及氨氮转化率，对曝气量进行调整;当絮状与颗粒污泥比例小于2.02时，增加沉淀时间至12-15min，同时将出水水箱中絮状污泥回加至反应器;当絮状与颗粒污泥比例大于2.31时，缩短沉淀时间至4-8min，同时将搅拌速率增大至110-130rpm/min。当氨氮转化率大于90%，总氮去除率大于80%时，反应周期缩减1-2h。
说明书
一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法
技术领域
本发明属于污水生物脱氮领域，具体涉及一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，水体污染越来越严重，氮素是富营养化的主要污染物，对水体环境具有影响极大。目前，城市污水处理厂多采用A2/O、氧化沟等脱氮工艺。但是由于传统脱氮工艺需要外加有机碳源，消耗大量的碱度和能源。
自养脱氮是指通过氨氧化细菌(AOB)将氨氮氧化成亚硝态氮，厌氧氨氧化菌(AAOB)再将AOB产生的亚硝态氮和剩余的氨氮转化成氮气，实现污水脱氮处理。自Hipper上世纪九十年代提出单级自养脱氮以来，由于其全程自养，无需外加有机碳源，相对于传统生物脱氮工艺曝气量较小，能够适用于多种反应器等优点，被认为是高效节能脱氮工艺的理想选择，具有良好的发展前景。但是，现阶段由于全程自养脱氮系统的启动周期较长，菌群结构复杂，难以实现稳定高效的运行，阻碍了该工艺在实际中的应用和发展。近年来，厌氧氨氧化颗粒污泥因其具有沉降速率快，不易发生污泥膨胀等优点已成为研究的热点。由于单纯的厌氧氨氧化颗粒污泥难以适应好氧环境，通过加入絮状污泥可以消耗溶解氧，能够保护AAOB受到溶解氧的冲击，同时产生的亚硝态氮也AAOB代谢所必需的基质。因此通过成熟的短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥不仅能够实现该工艺的快速启动，同时多样化的菌群形式也提高了系统的稳定性，有利于不同菌群的快速生长，对于实现自养脱氮反应器的快速启动及其高效稳定运行具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法，能够实现全程自养脱氮工艺中絮状和颗粒污泥的稳定共存以及协同高效脱氮，简单易行，且对于其他絮状与颗粒共存的脱氮系统也具有一定的适用性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1.一种絮状污泥和颗粒污泥共存的自养脱氮系统启动及高效运行方法，采用序批式反应器，包括如下步骤：
1)絮状及颗粒污泥接种比例设置：
接种污泥来自稳定运行的厌氧氨氧化反应器内的颗粒污泥和短程硝化反应器内的絮状污泥，絮状污泥浓度为3-4g/L，其氨氮去除负荷为0.35kgN/m3/d，颗粒污泥浓度为4-5g/L，厌氧氨氧化活性为0.22gN/gMLVSS/d。接种时絮状污泥和颗粒污泥的质量比为2-3;
2)絮状及颗粒污泥共存系统间歇曝气变基质启动阶段：
进水采用人工配制的模拟废水，进水pH控制在7.4-8.2，温度为28-32℃，溶解氧浓度为1.0-1.2mg/L，反应周期为12h;系统采用间歇曝气方式，曝气段与厌氧段时间的比例为1:2;首先控制进水氨氮质量浓度为100mg/L，当氨氮转化率达到85%以上时，提高进水氨氮质量浓度，每次提高的幅度为20mg/L;当进水氨氮质量浓度达到200mg/L，氨氮去除率连续3天达到85%时，间歇曝气变基质阶段启动完成;
3)絮状及颗粒污泥共存系统变曝气时间启动阶段：
本阶段保持进水氨氮浓度为200mg/L，缩短厌氧段时间，缩减幅度为1-2h，同时按10%-15%的幅度降低曝气量;每次调整后，待氨氮转化率和总氮去除率分别恢复至85%和75%，并稳定2-4天，再进行下一次调整，直到厌氧段时间为0h，反应器转为连续曝气运行模式，即曝气时间渐变阶段启动完成;
4)絮状及颗粒污泥共存系统污泥比例调控高效运行阶段：
进入絮状及颗粒高效运行阶段后，沉淀时间设置为8-12min，搅拌转速为80-100rpm/min，控制絮状污泥与颗粒污泥质量比在2.02-2.31之间，进水氨氮浓度继续保持200mg/L，若出水亚硝态氮浓度大于20mg/L，且氨氮转化率小于85%时，按10%-20%的幅度减小曝气量;若出水亚硝态氮浓度小于20mg/L，但氨氮转化率小于85%时，按10%-20%的幅度增大曝气量;当絮状与颗粒污泥比例小于2.02时，增加沉淀时间至12-15min，同时将出水水箱中的絮状污泥回加至反应器;当絮状与颗粒污泥比例大于2.31时，缩短沉淀时间至4-8min，同时将搅拌速率增大至110-130rpm/min。当氨氮转化率大于90%，总氮去除率大于80%时，反应周期缩减1-2h。
本发明的有益效果是：
①本发明根据絮状及颗粒污泥相互作用规律，创新性地提出控制絮状与颗粒污泥比例的方法，即通过污泥比例调控，使系统中不同形态的污泥维持在良好的生长状态，系统运行更加稳定。
②本发明所提出的变曝气时间的方法能够有效地使系统中厌氧菌群适应工况的变化，保持系统菌群结构的稳定。
③本发明中所涉及到的曝气时间减少的同时降低曝气量的方法有利于AAOB逐步适应有氧环境。
④本发明提出的启动及运行方法能高效地促进AOB在颗粒污泥表面的富集生长。在颗粒污泥表面富集的AOB能够消耗氧气，保护AAOB免受氧气冲击，同时AOB产生的亚硝酸盐也为AAOB提供了基质。
⑤本发明中所提到的接种污泥的比例是结合絮状、颗粒污泥浓度及其处理氨氮的能力所确定，使不同形态的污泥能够更快地适应单级自养脱氮系统。
⑥本发明通过沉淀时间和搅拌速率进行污泥比例的调控，能较快的达到控制比例的目的。
⑦本发明接种成熟的短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，污泥适应能力更强，启动时间更短。
⑧本发明提供的启动及高效运行方法与传统污水生物脱氮工艺相比，不需要额外添加有机碳源，且所需曝气量更低，大大节约了运行成本。
⑨本发明既适用于单级自养脱氮工艺在高氨氮条件下的快速启动，同时也适用于该工艺在城市污水中的快速启动。