申请日2014.03.29
公开(公告)日2014.07.02
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方法属于水环境恢复与再生领域、污水处理厂自养脱氮领域。本发明首先接种CANON生物滤柱反冲洗污泥，将城市生活污水用自来水稀释，高氨氮条件下使CANON工艺稳定运行;然后降低基质浓度不断提高断面上升气速，调节反应时间保证一定的氨氧化率和总氮去除率实现絮状污泥颗粒化;最后改变进水为城市生活污水，强化其处理性能。成功实现了间歇流方式下再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动。
权利要求书
1.一种再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方法;
步骤如下：
1)反应器搭建，反应器采用SBR反应器，反应器接种CANON 生物滤柱反冲洗絮状污泥;
2)第I阶段，污泥适应SBR反应器且CANON工艺稳定运行; 具体方法为：进水阶段：城市生活污水与自来水体积按1:1比例混合， 其中COD浓度为120-140mg·L-1，人工加入硫酸铵控制进水氨氮质量 浓度为380-420mg·L-1，亚硝酸盐氮质量浓度为2-5mg·L-1，碱度质量 浓度以CaCO3计为1500-2000mg·L-1，温度为23-25℃，pH为7.7-8.0; 反应阶段：反应器底部连续曝气，溶解氧范围在0.2-0.4mg·L-1，控制 氨氧化率在95%以上;沉淀阶段：沉淀时间15min;排水阶段：排水 时间1min，换水比50%;当总氮去除率连续7天以上达到80%以上， 认为絮状污泥已适应连续流反应器且CANON反应稳定运行;
3)第II阶段，CANON颗粒污泥培养阶段;具体方法为：进水 阶段：将城市生活污水用自来水稀释一倍，其中COD浓度为120-140 mg·L-1，人工加入硫酸铵控制进水氨氮质量浓度为60-80mg·L-1，亚 硝酸盐氮质量浓度为2-5mg·L-1，碱度质量浓度以CaCO3计为240-400 mg·L-1，温度为23-25℃，pH为7.3-8.0;反应阶段：反应器底部连续 曝气，阶段初始氨氧化率为90%，当氨氧化率和总氮去除率连续7d 以上分别超过90%和80%随即提高断面上升气速以提高溶解氧和水 力剪切力，每次断面上升气速提高幅度为0.3-1.6cm.min-1，同时缩短 反应时间，使下一周期氨氧化率为85%-95%;沉淀阶段：沉淀时间 10min;排水阶段：排水时间1min，换水比50%;当平均粒径超过 400μm，且氨氧化率和总氮去除率分别达到90%和80%连续运行7 天以上时，认为CANON颗粒污泥初步形成;
4)第III阶段，驯化CANON颗粒污泥再生城市生活污水阶段; 具体方法为：进水阶段：控制进水为城市生活污水，其水质指标为 COD浓度为240-280mg·L-1，氨氮质量浓度为60-80mg·L-1，亚硝酸 盐氮质量浓度为1-3mg·L-1，碱度质量浓度以CaCO3计为400-600 mg·L-1，温度为23-25℃，pH为7.3-7.8;反应阶段：反应器底部连续 曝气，阶段初始氨氧化率为90%，当氨氧化率和总氮去除率连续7 天以上分别超过90%和80%随即提高断面上升气速以提高溶解氧和 水力剪切力，每次断面上升气速提高幅度为0.3-1.6cm.min-1，同时缩 短反应时间，使下一周期氨氧化率为85%-95%;沉淀阶段：沉淀时 间5min;排水阶段：排水时间1min，换水比75%;当平均粒径超过 1000μm，且氨氧化率和总氮去除率分别达到90%和80%连续运行7 天以上时，认为再生城市生活污水的CANON颗粒污泥启动成功。
说明书
一种再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方法
技术领域
本发明属于水环境恢复与再生领域、污水处理厂自养脱氮领域。具体涉 及处理常温、低氨氮城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方法。
背景技术
水资源问题是制约社会发展的重要因素。我国水资源总量丰富，但人均 淡水资源占有量仅为世界平均水平的28%。由于工、农业污水不合理排放的 日益加剧，造成了有限的水资源质量恶化，同时水资源浪费的现象日益严重， 使得原本就不充足的淡水资源变得越发珍贵。在污水中，氮素污染是水体污 染的重要因素之一，城市生活污水，工业废水，养殖废水，垃圾渗滤液中均 存在氮素污染问题。环保部《2012年中国环境状况公报》显示，2012年，全 国排放废水中氨氮排放量为253.6万吨。因此，污水氮素深度处理工艺的研究 意义重大。
现阶段针对低碳氮比的城市生活污水，绝大部分污水处理厂采用基于硝 化反硝化原理的传统工艺进行生物脱氮，为达到污水处理一级A排放标准， 尤其是针对其中较为严格的氮素控制指标，需要外加有机碳源、无机碳源， 消耗巨大能源用以硝化液回流以满足反硝化要求，使得污水处理成本居高不 下;同时，投加的碳源最终变成温室气体，对环境造成了二次污染，这极大 的制约了污水处理行业的发展。
上世纪90年代新发现的基于厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术的全程自养脱 氮(CANON)工艺，是在好氧条件下，好氧氨氧化细菌(AOB)与厌氧氨氧 化(Anammox)菌在同一个反应器中共存，二者协同作用，位于填料或污泥 絮体外层的AOB，以氧气为电子受体，将NH4+-N氧化为NO2--N;通过传质 作用，位于填料或污泥絮体内层的Anammox菌，以AOB产生的NO2--N为电 子供体，将水中的NH4+-N直接转化成N2。同传统工艺相比，该工艺具有无 需外加有机碳源、节省无机碳源、曝气量低节约能耗，无需硝化液回流等优 点，这为污水脱氮处理提供了一种节能、低碳、环保的新思路。
现阶段，从微生物载体区分，CANON工艺主要通过生物滤柱的形式实 现。日本Furukawa采用上向流Biofix为填料的生物滤池，最好处理效果可达到 91%，总氮去除负荷可达到0.83kg·m-3·d-1。Chuang等使用下向流的海绵填料反 应器，总氮去除负荷达到1.46kg·m-3·d-1。虽然，生物滤柱具有较高的总氮去除 负荷和去除率，但容易发生堵塞，梁瑜海采用火山岩填料的CANON工艺，总 氮去除负荷最高达到3.1kg·m-3·d-1，去除率为83%，但是当出现堵塞断层现象 去除率将至19.6%，即使人工翻填之后也只能回复至正常时的60%水平，这是 生物滤柱普遍存在的致命缺陷。
从处理水质上看，目前CANON工艺主要用于处理高温高氨氮污水，Samik 等采用CSTR反应器处理总氮浓度550-600mg·L-1的废水，总氮去除负荷可以达 到0.216kg·m-3·d-1。对于常温低氨氮污水的处理还有待进一步研究。
颗粒污泥本质上是以有机质或无机质为核心的悬浮型生物膜工艺，它集 成了生物膜抗冲击负荷能力强、微环境好及活性污泥浓度高、比表面积大等 优点，是理想的Anammox菌承载形式，国内外学者的研究表明其相对于普通 絮状污泥往往具有着更高的处理负荷。Xiaoming Li等人在SBR反应器中培养 出了全程自养脱氨颗粒污泥，DO为0.3-0.5mg·L-1，总氮去除率为63.7%。郑平 等应用改良型UASB反应器进行了全程自养脱氮颗粒污泥的研究，反应器在 DO为0.2-0.8mg·L-1，温度30±1℃，进水pH7.8-8.0条件下处理氨氮浓度 431.7±25.5mg·L-1的模拟废水，总氮去除负荷2.57kg·m-3·d-1。
从研究者们已经进行的研究中可以发现，CANON工艺可以应用于多种反 应器形式，微生物的宏观存在形式也多种多样，主要应用于高温高氨氮领域， 但是都不可避免的存在一些问题。在上述文献中，生物膜法氮去除负荷较高， 但存在易堵塞的问题。普通活性污泥法存在去除负荷较低的问题。在已有的 颗粒污泥研究中，连续式运行已经取得了一定的研究成果，间歇式运行存在 颗粒形成时间长、总氮去除率低、混合不均匀、总氮去除负荷难以提高的问 题。因此在短时间内培养可以高效再生低氨氮废水的CANON颗粒污泥意义 重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启 动方法。
本发明实例中，对于反应器基本状况进行了具体描述，但本方法并不局 限于此参数反应器，一切间歇流活性污泥反应器皆可应用此方法。
一种再生城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方法，包括如下步骤：
1)反应器搭建，反应器采用SBR反应器，反应器接种CANON生物滤柱 反冲洗絮状污泥;
2)第I阶段，污泥适应SBR反应器且CANON工艺稳定运行;具体方法 为：进水阶段：城市生活污水与自来水体积按1:1比例混合，其中COD浓度 为120-140mg·L-1，人工加入硫酸铵控制进水氨氮质量浓度为380-420mg·L-1， 亚硝酸盐氮质量浓度为2-5mg·L-1，碱度质量浓度以CaCO3计为1500-2000 mg·L-1，温度为23-25℃，pH为7.7-8.0。反应阶段：反应器底部连续曝气，溶 解氧范围在0.2-0.4mg·L-1，控制氨氧化率在95%以上。沉淀阶段：沉淀时间 15min。排水阶段：排水时间1min，换水比50%。当总氮去除率连续7天以 上达到80%以上，认为絮状污泥已适应连续流反应器且CANON反应稳定运 行;
3)第II阶段，CANON颗粒污泥培养阶段;具体方法为：进水阶段：将 城市生活污水用自来水稀释一倍，其中COD浓度为120-140mg·L-1，人工加 入硫酸铵控制进水氨氮质量浓度为60-80mg·L-1，亚硝酸盐氮质量浓度为2-5 mg·L-1，碱度质量浓度以CaCO3计为240-400mg·L-1，温度为23-25℃，pH为 7.3-8.0。反应阶段：反应器底部连续曝气，阶段初始氨氧化率为90%，当氨 氧化率和总氮去除率连续7d以上分别超过90%和80%随即提高断面上升气速 以提高溶解氧和水力剪切力，每次断面上升气速提高幅度为0.3-1.6cm.min-1， 同时缩短反应时间，使下一周期氨氧化率为85%-95%。沉淀阶段：沉淀时间 10min。排水阶段：排水时间1min，换水比50%。当平均粒径超过400μm， 且氨氧化率和总氮去除率分别达到90%和80%连续运行7天以上时，认为 CANON颗粒污泥初步形成;
4)第III阶段，驯化CANON颗粒污泥再生城市生活污水阶段;具体方 法为：进水阶段：控制进水为城市生活污水，其水质指标为COD浓度为240-280 mg·L-1，氨氮质量浓度为60-80mg·L-1，亚硝酸盐氮质量浓度为1-3mg·L-1，碱 度质量浓度以CaCO3计为400-600mg·L-1，温度为23-25℃，pH为7.3-7.8。反 应阶段：反应器底部连续曝气，阶段初始氨氧化率为90%，当氨氧化率和总 氮去除率连续7天以上分别超过90%和80%随即提高断面上升气速以提高溶 解氧和水力剪切力，每次断面上升气速提高幅度为0.3-1.6cm.min-1，同时缩短 反应时间，使下一周期氨氧化率为85%-95%。沉淀阶段：沉淀时间5min。排 水阶段：排水时间1min，换水比75%。当平均粒径超过1000μm，且氨氧化 率和总氮去除率分别达到90%和80%连续运行7天以上时，认为再生城市生 活污水的CANON颗粒污泥启动成功。
与现有的CANON工艺相比较，本发明具有以下有益效果：
1)本发明提供了一种可行的颗粒污泥与全程自养脱氮结合的培养方法;
2)本发明提供了一种可行的处理城市生活污水的CANON颗粒污泥的启动方 法;
3)本发明提供了在常温低基质条件下，CANON颗粒污泥运行及维护的策略 与方法。
本发明经过CANON絮状污泥适应并稳定运行——CANON颗粒污泥培养 ——CANON颗粒污泥再生城市生活污水三个阶段，通过对反应时间、断面上 升气速的控制，在实现较高氨氧化率和总氮去除率的基础上，在较短的时间 内获得了能再生城市生活污水的CANON颗粒污泥。启动过程操作简单，容易 控制。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并 不局限于此。