申请日2012.10.24
公开(公告)日2013.01.30
IPC分类号C02F3/28
摘要
一种处理城市生活污水的厌氧氨氧化工艺启动及高效运行方法属于水环境恢复与再生领域。本发明提出了依据有效滤层深度选取HRT或滤速作为控制参数的方法，并给出了选用原则;本发明提供了一种可行的由高基质厌氧氨氧化工艺启动处理生活污水厌氧氨氧化工艺的方法;本发明提供了在常温低基质生活污水条件下，厌氧氨氧化工艺运行及维护的策略与方法。常温条件下，适应高基质的厌氧氨氧化反应器，经过变基质启动阶段、变负荷启动阶段、生活污水启动阶段及生活污水运行阶段四个阶段，在180d之内，达到处理40-50mg/L生活污水的水平，在满足出水水质一级A标准的前提下，负荷达到1.5-1.6kg/m3/d，这比在相近温度下国内外研究者如郑平(0.60±0.12 kg/ m3/d)、Va′zquez-Pa′din et al.(0.9 kg/ m3/d)要高出60%以上。
权利要求书
1.一种处理城市生活污水的厌氧氨氧化工艺启动及高效运行方法，其特 征在于：
当生物滤池的某沿程断面的总氮去除负荷达到反应器总氮去除负荷的 90%以上，则其所对应的滤层深度定义为有效滤层深度，若有效滤层深 度大于等于滤层总深度的70%，则以HRT作为滤池控制指标，若有效滤 层深度不足总滤层深度的70%，则以滤速作为滤池控制指标，步骤2) 、3)、4)中厌氧氨氧化生物滤池控制指标选择应遵循上述原则;
1)变基质启动阶段，反应器初始的总氮去除率超过70%，总氮去除负 荷达到1.5 kg N·m-3·d-1以上，控制进水总氮浓度240~260mg/L，逐 次降低其进水总氮浓度，每次降低50%-60%，同时提高进水流量，使总 氮去除负荷维持在初始值的80%以上，实现变基质过程，当总氮去除率 连续7d以上超过70%后进行下轮调整，继续降低其进水总氮浓度，直至 40~50mg/L，当总氮去除率连续20d超过70%时，变基质启动阶段成功， 进入变负荷启动阶段;
2)变负荷启动阶段，控制进水氨氮浓度18~22mg/L，亚硝酸盐氮浓度 22~26mg/L，总氮浓度40~50mg/L，保持进水基质浓度不变，若以滤速 为控制指标，初始滤速为1.4~1.6cm/s，逐次提高滤速，每次提高0.1 ~0.2cm/s，当总氮去除率连续7d以上超过70%，进入下一轮提升，当总 氮去除率连续20d以上不能达到70%时，认为滤池达到极限滤速，极限 滤速最终达到3.6 ~4.5cm/s;若以HRT为控制指标，初始HRT为0.5~0 .6h，逐次降低HRT，每次降低0.05~0.15h，当总氮去除率连续7d大于 70%，进入下一轮降低，当总氮去除率超过15d不能达到70%时，认为滤 池达到极限HRT，极限HRT最终达到0.2~0.3h;当反应器达到极限滤速 或HRT，且总氮去除负荷超过1.4 kg N·m-3·d-1，认为变负荷启动成 功，进入生活污水启动阶段;
3)生活污水启动阶段，采用城市生活污水经二级处理及亚硝化工艺处 理后出水，氨氮浓度18~22mg/L，亚氮浓度22~26mg/L，COD小于35mg/ L，BOD小于10mg/L，控制HRT在0.3~0.4h或滤速2.4~2.8cm/s，当连续 7d以上总氮去除率超过75%，总氮去除负荷达到1.4 kg·m-3·d-1以上 ，增加进水有机质含量，要求COD小于70mg/L，BOD小于20mg/L，控制 HRT在0.3~0.4h或滤速2.4~2.8cm/s，当连续7d以上总氮去除率超过75 %，总氮去除负荷达到1.4 kg·m-3·d-1以上时，生活污水阶段启动成 功;
4)生活污水运行阶段，采用城市生活污水依次经二级处理、亚硝化工 艺处 理出水，氨氮浓度18~22mg/L，亚氮浓度22~26mg/L，COD小于70mg/L， BOD小于20mg/L，该阶段初始HRT在0.3~0.4h或滤速2.4~2.8cm/s，且每 次调整幅度HRT不超过0.05h或滤速不超过0.2cm/s;定义连续5d的总氮 去除率平均值为标志去除率，当标志去除率连续5d大于75%时，减小H RT或增大滤速，当标志去除率连续5d小于70%时，增大HRT或减小滤速 ，当标志去除率处于70%~75%时，维持目前运行工况。
说明书
一种处理城市生活污水的厌氧氨氧化工艺启动及高效运行方法
技术领域
本发明属于水环境恢复与再生领域。具体涉及用于常温、低氨氮城市 生活污水生物膜法厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺启动及高效运行的方法 。
背景技术
厌氧氨氧化工艺是指在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化细菌以NO2- 为电子受体, 将NH4+直接氧化为N2 的过程。该工艺为自养脱氮过程 ，同传统的脱氮过程相比，能够大幅度的节约能耗，无需外加碳源， 且污泥产量小，具有广阔的发展前景。
厌氧氨氧化技术的应用最多的为SHARON-ANAMMOX联合工艺及CANON工艺 ，前者具有更高的处理效果而后者由于将短程硝化与厌氧氨氧化结合 具有较大的经济优势。自荷兰鹿特丹第一座厌氧氨氧化水厂建成并投 产后，越来越多的厌氧氨氧化水厂出现在了日本、德国等地，其反应 器形式多种多样，处理效果差异大，但均高于传统的生物脱氮途径。 但是大部分的厌氧氨氧化水厂均用于处理高温高氨氮污水，如垃圾渗 滤液，对于常温低氨氮污水的处理还有待进一步研究。
近年来，国内外学者对于常温厌氧氨氧化进行了深入的研究并取得了 一定的成果。郑平(2010)等运行的中试级厌氧氨氧化反应器，总容积 2.5m3，进水总氮浓度为400-600mg/L，分别对温度在5-14℃、15-24℃ 、28-34℃的条件下的反应器运行状况进行了研究，三阶段的去除负荷 分别维持在0.14±0.05kg/m3/d、0.60±0.12kg/m3/d、2.81kg/m3/d的 水平;Tim L.G. Hendrickx(2011)等人采用一个容积为4.5L的UA SB反应器培养厌氧氨氧化污泥，通入氮气与二氧化碳的混合气体对污 泥进行提升，控制进水pH在7.5-8.2，对温度在20℃、进水总氮浓度小 于100mg/L的废水进行处理，最大总氮去除负荷达到0.33kg/ m3/d; de Clippeleir et al(2011)采用RBC型ANAMMOX反应器处理温度 为25℃、进水总氮31mg/L的废水，其去除负荷为0.84 kg/ m3/d;d e Graaff M.S.等人采用SBR反应器，在25℃、进水总氮897mg/L条件 下，去除负荷为0.5 kg/ m3/d;Va′zquez-Pa′din et al.(20 11)在20℃采用SBR反应器对进水总氮为225mg/L污水进行处理，总氮 去除负荷为0.9 kg/ m3/d;Dosta et al.(2008)等采用SBR反应 器在22℃条件下处理负荷为0.3kg/m3/d。可见常温条件下的厌氧氨氧 化工艺普遍存在着处理负荷较低的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种处理城市生活污水的生物膜法厌氧氨氧化工 艺启动及高效运行的方法。
本发明中，首先降低进水基质浓度，使反应器对于低基质环境充分适 应，之后再提升进水负荷，使反应器达到更高的处理能力，在过程中 ，滤池对于由于进水流量增加带来的高滤速适应较其对于基质的适应 更为重要。
一种处理城市生活污水的厌氧氨氧化工艺启动及高效运行方法，其特 征在于：
当生物滤池的某沿程断面的总氮去除负荷达到反应器总氮去除负荷的 90%以上，则其所对应的滤层深度定义为有效滤层深度，若有效滤层深 度大于等于滤层总深度的70%，则以HRT作为滤池控制指标，若有效滤 层深度不足总滤层深度的70%，则以滤速作为滤池控制指标，步骤2) 、3)、4)中厌氧氨氧化生物滤池控制指标选择应遵循上述原则;
1)变基质启动阶段，反应器初始的总氮去除率超过70%，总氮去除负 荷达到1.5 kg N·m-3·d-1以上，控制进水总氮浓度240~260mg/L，逐 次降低其进水总氮浓度，每次降低50%-60%，同时提高进水流量，使总 氮去除负荷维持在初始值的80%以上，实现变基质过程，当总氮去除率 连续7d以上超过70%后进行下轮调整，继续降低其进水总氮浓度，直至 40~50mg/L，当总氮去除率连续20d超过70%时，变基质启动阶段成功， 进入变负荷启动阶段;
2)变负荷启动阶段，控制进水氨氮浓度18~22mg/L，亚硝酸盐氮浓度 22~26mg/L，总氮浓度40~50mg/L，保持进水基质浓度不变，若以滤速 为控制指标，初始滤速为1.4~1.6cm/s，逐次提高滤速，每次提高0.1 ~0.2cm/s，当总氮去除率连续7d以上超过70%，进入下一轮提升，当总 氮去除率连续20d以上不能达到70%时，认为滤池达到极限滤速，极限 滤速最终达到3.6 ~4.5cm/s;若以HRT为控制指标，初始HRT为0.5~0 .6h，逐次降低HRT，每次降低0.05~0.15h，当总氮去除率连续7d大于 70%，进入下一轮降低，当总氮去除率超过15d不能达到70%时，认为滤 池达到极限HRT，极限HRT最终达到0.2~0.3h;当反应器达到极限滤速 或HRT，且总氮去除负荷超过1.4 kg N·m-3·d-1，认为变负荷启动成 功，进入生活污水启动阶段;
3)生活污水启动阶段，采用城市生活污水经二级处理及亚硝化工艺处 理后出水，氨氮浓度18~22mg/L，亚氮浓度22~26mg/L，COD小于35mg/ L，BOD小于 10mg/L，控制HRT在0.3~0.4h或滤速2.4~2.8cm/s，当连续7d以上总氮 去除率超过75%，总氮去除负荷达到1.4 kg·m-3·d-1以上，增加进水 有机质含量，要求COD小于70mg/L，BOD小于20mg/L，控制HRT在0.3~0 .4h或滤速2.4~2.8cm/s，当连续7d以上总氮去除率超过75%，总氮去除 负荷达到1.4 kg·m-3·d-1以上时，生活污水阶段启动成功;
4)生活污水运行阶段，采用城市生活污水依次经二级处理、亚硝化工 艺处理出水，氨氮浓度18~22mg/L，亚氮浓度22~26mg/L，COD小于70m g/L，BOD小于20mg/L，该阶段初始HRT在0.3~0.4h或滤速2.4~2.8cm/s ，且每次调整幅度HRT不超过0.05h或滤速不超过0.2cm/s;定义连续5 d的总氮去除率平均值为标志去除率，当标志去除率连续5d大于75%时 ，减小HRT或增大滤速，当标志去除率连续5d小于70%时，增大HRT或减 小滤速，当标志去除率处于70%~75%时，维持目前运行工况。
与现有的厌氧氨氧化工艺相比较，本发明具有以下有益效果：
1)本发明提出了依据有效滤层深度选取HRT或滤速作为控制参数的方 法，并给出了选用原则;
2)本发明提供了一种可行的由高基质厌氧氨氧化工艺启动处理生活污 水厌氧氨氧化工艺的方法;
3)本发明提供了在常温低基质生活污水条件下，厌氧氨氧化工艺运行 及维护的策略与方法。
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。