申请日2013.11.03
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种序批式全程自养脱氮颗粒污泥的高效运行方法属于高氨氮污废水处理与再生领域。在序批式反应器内，应用已经启动的CANON颗粒污泥的基础上研究溶解氧对反应器运行的影响，其步骤为：以CANON颗粒污泥为种泥，曝气提供反应所必需的溶解氧，在控制一定的溶解氧梯度的条件下，研究使反应器高效运行的方法。本发明解决了长期以来不能确定的溶解氧对CANON颗粒污泥运行效能的影响，验证了短时延时曝气对反应的较小影响，为CANON处理高氨氮废水的工程化应用提出了新思路。
权利要求书
1.一种序批式全程自养脱氮颗粒污泥的高效运行方法，采用周期培养方 式，SBR反应器，其特征在于，包括如下步骤：
1)接种种泥：反应器中的种泥为CANON颗粒污泥，污泥粒径200-450nm， 污泥浓度为1.5-3g/L;
2)反应器运行方法为：每个周期包括进水、反应、沉淀、排水、闲置五 个阶段;第I阶段：进水，采用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为 300-450mg/L，磷酸盐质量浓度为5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为 1400-2000mg/L;第II阶段：反应，采用水浴加热，控制温度为27-33℃，进水 pH为7.7-8.3，初始水中溶解氧浓度为0.1mg/L，当氨氮去除率在40%-95%稳 定3-4天时，在下一周期提高溶解氧浓度0.05-0.15mg/L，最终溶解氧浓度为 0.5mg/L;水力停留时间HRT为12h;第III阶段：沉淀，沉淀时间为4-6min; 第IV阶段：排水，换水比50%;第V阶段：闲置，闲置时间2-10h，闲置后循 环进行下一周期;
3)高效运行：将总氮去除率大于75%且能连续稳定运行5天以上所对应 的溶解氧浓度设定为反应器运行的溶解氧浓度;具体为：第I阶段：进水，采 用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为300-450mg/L，磷酸盐质量浓度为 5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为1400-2000mg/L;第II阶段：反应，采 用水浴加热，控制温度为27-33℃，进水pH为7.7-8.3，将总氮去除率大于75% 且能连续稳定运行5天以上所对应的溶解氧浓度设定为反应器运行的溶解氧 浓度;水力停留时间HRT为12h;第III阶段：沉淀，沉淀时间为4-6min;第IV 阶段：排水，换水比50%;第V阶段：闲置，闲置时间2-10h，闲置后循环进 行下一周期。
说明书
一种序批式全程自养脱氮颗粒污泥的高效运行方法
技术领域
本发明属于高氨氮污废水处理与再生领域。具体涉及解决高氨氮条件下 全程自养脱氮(CANON)工艺颗粒污泥的高效运行方法。
背景技术
科学技术的发展为人类的生活提供了诸多方便，但是也使得人类社会和 自然环境面临严峻的考验。以中国为例，2012年中国环境状况公报中明确指 出：2011年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊(水库)富营养化问题仍突 出。其中长江支流、黄河、珠江水系氨氮污染仍是主要污染。这些水系中的 氨氮污染绝大部分是人为排放造成的，尤其是工业排放的高氨氮废水。目前， 针对水中氨氮的去除，尤其是高氨氮废水的处理你，主要采用物化法和生物 法。物化法相对于生物法存在成本高、操作复杂且易造成二次污染等缺点。 所以生物法处理高氨氮废水是目前的主流工艺。
在诸多生物法处理高氨氮废水工艺中，CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺以其独特的脱氮方式成为目前研究的热点。 CANON工艺由亚硝化反应和厌氧氨氧化反应组合而成，进行亚硝化反应的亚 硝化菌(AOB)将水中的氨氮氧化成亚硝酸盐氮和厌氧氨氧化菌(Anammox) 则利用氧化的亚硝酸盐氮为电子供体，氨氮为电子受体进行反应生成少量的 硝酸盐氮和N2，从而达到去除氨氮的目的。
CANON工艺反应如下：
NH3+0.85O2→0.11NO3-+0.44N2+0.14H++1.43H2O
CANON在氨氮去除方面有诸多优点。首先无需外加有机碳源，节约大量 的曝气以及无机碳源，能降低投入资金;产物为少量污泥和N2，不会造成二 次污染。理论上总氮去除率可以达到80%以上，是高效节能脱氮工艺的理想 选择。但是CANON工艺，尤其是CANON工艺的颗粒污泥的脱氮能力受溶解 氧(DO)的影响较明显，微小的溶解氧变化就会导致脱氮效果的显著变化。
因此，针对CANON工艺颗粒污泥易受溶解氧影响的问题，如何解决这 个问题使该工艺能够高效稳定运行，对于CANON工艺工程化应用具有重要 意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使得序批式CANON颗粒污泥高效运行的方 法。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明是采用序批式运行CANON颗粒污泥的方法，CANON颗粒污泥是 在前期的培养中得到，以曝气提供上升流速和水力剪切力，使反应器混合均 匀。具体操作如下：
一种序批式全程自养脱氮颗粒污泥的高效运行方法，采用周期培养方式， SBR反应器，其特征在于：包括如下步骤：
1)接种种泥：反应器中的种泥为CANON颗粒污泥，污泥粒径200-450nm， 污泥浓度为1.5-3g/L;
2)反应器运行方法为：每个周期包括进水、反应、沉淀、排水、闲置五 个阶段。第I阶段：进水，采用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为 300-450mg/L，磷酸盐质量浓度为5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为 1400-2000mg/L;第II阶段：反应，采用水浴加热，控制温度为27-33℃，进水 pH为7.7-8.3，初始水中溶解氧浓度为0.1mg/L，当氨氮去除率在40%-95%稳 定3-4天时，在下一周期提高溶解氧浓度0.05-0.15mg/L，最终溶解氧浓度为 0.5mg/L;水力停留时间HRT为12h;第III阶段：沉淀，沉淀时间为4-6min; 第IV阶段：排水，换水比50%;第V阶段：闲置，闲置时间2-10h，闲置后循 环进行下一周期。
3)高效运行：将总氮去除率大于75%且能连续稳定运行5天以上所对应 的溶解氧浓度设定为反应器运行的溶解氧浓度;具体为：第I阶段：进水，采 用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为300-450mg/L，磷酸盐质量浓度为 5-10mg/L，碱度质量浓度以CaCO3计为1400-2000mg/L;第II阶段：反应，采 用水浴加热，控制温度为27-33℃，进水pH为7.7-8.3，将总氮去除率大于75% 且能连续稳定运行5天以上所对应的溶解氧浓度设定为反应器运行的溶解氧 浓度;水力停留时间HRT为12h;第III阶段：沉淀，沉淀时间为4-6min;第IV 阶段：排水，换水比50%;第V阶段：闲置，闲置时间2-10h，闲置后循环进 行下一周期。
原理说明如下：
1)试验中接种的种泥：通过前期培养得到平均粒径大于300nm的CANON 颗粒污泥，该颗粒污泥具有类圆形形状，红褐色，污泥浓度1.5-3g/L。
2)试验中首先确定小的溶解氧值，首先维持DO值在0.05-0.1mg/L，当 稳定运行3-4天后即可不断提高DO值使得氨氮和总氮去除率提高，DO浓度 从0.1提高到0.4的过程中氨氮去除率和总氮去除率都不断提高，反应器运行 稳定。当DO提高到0.5mg/L时，反应器立即出现大量的亚氮积累，通过几天 运行效果没有变好的趋势，但是在之后将DO降低到0.4mg/L，处理效果能够 得到明显的恢复。
3)延时曝气的影响：由于进水浓度及DO值的不同，必然会导致在HRT 为14h时会出现延时曝气现象。通过人为控制进水浓度使得延时曝气1-2h， 下一周期当恢复原来运行条件时，氨氮和总氮处理效果能很快恢复
本发明具有以下有益效果：
1)在已经培养成功的CANON颗粒污泥的基础上进行实验，大大缩短了 运行周期;
2)确立了较为详尽的溶解氧控制模式，发现在该试验条件下较为适合的 溶解氧控制范围;
3)验证了延时曝气对CANON颗粒污泥的影响较小，以溶解氧测定仪控 制溶解氧的延时曝气时间，简单易操作。