申请日2017.12.22
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
一种微氧条件下综合脱氮污泥的培养方法，本发明涉及一种短程硝化反硝化，厌氧氨氧化，全程硝化反硝化，部分反硝化的多种脱氮途径的污泥的培养方法。它解决了现有污水处理中碳源不足，微氧条件下曝气不均匀，机械曝气产生能耗，溶解氧难控制等的问题。培养方法：一、添加城市污水处理厂浓缩池污泥通培养液;二、调控反应器回流比;三、改变反应器回流比运行条件，即得到综合脱氮污泥。使用过程中具有降低能耗，反应器进水溶解氧浓度均匀，反应器内可形成溶解氧浓度梯度，提供有利于综合脱氮途径的反应微环境，节省有机碳源等优点。本发明适用于污水处理领域。
权利要求书
1.一种微氧条件下综合脱氮污泥的培养方法，其特征在于综合脱氮污泥按照以下步骤进行培养：
一、在外循环-升流式微氧污泥床反应器内添加城市污水处理厂浓缩池污泥，然后通入培养液，反应器外循环回流比设置为10：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0.183L/h的条件下培养40天;
二、将反应器外循环回流比设置为3：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0.183L /h的条件下培养70天;
三、将反应器外循环回流比设置为5：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0.183L /h的条件下培养30天，即得到综合脱氮污泥。
2.根据权利要求1所述的一种微氧条件下综合脱氮污泥的培养方法，其特征在于培养液中的氨氮的浓度为50.0~200 mg/L、亚硝态氮和硝态氮的浓度为0 mg/L、KHCO3的浓度为1000mg/L、KH2PO4的浓度为50 mg/L、MgSO4.7H2O的浓度为200 mg/L、CaCl2.2H2O的浓度为150mg/L、微量元素的浓度为0.31 mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种微氧条件下综合脱氮污泥的培养方法，其特征在于步骤一中较高的反应器的外回流比为反应器内提供充足的溶解氧，步骤二中较低的反应器的外回流比为反应器内提供微量溶解氧，步骤三中的反应器的外回流比为反应器内提供介于步骤一二之间的溶解氧。
说明书
一种微氧条件下综合脱氮污泥的培养方法
技术领域
本发明涉及一种综合脱氮污泥的培养方法。
背景技术
目前，城市污水处理的主流工艺为A2O工艺，A2O工艺起主要脱氮功能的是传统脱氮过程，即第一阶段为硝化反应，有氧条件下氨氧化菌AOB和亚硝酸盐氧化菌NOB把氨氮依次转化为亚硝态氮和硝态氮，此过程无需有机碳的参与;第二阶段为反硝化反应，无氧条件下反硝化菌以亚硝态氮和硝态氮为电子受体，以有机物和电子受体进行无氧呼吸，还原为氮气或一氧化二氮的过程。运行过程中存在曝气能耗高和碳源不足的问题。除了A2O工艺，城市污水处理还有氧化沟工艺等，但起脱氮功能的均为传统脱氮过程。以短程硝化反硝化，同步硝化反硝化，厌氧氨氧化等新型脱氮技术为主的工艺应用较少，在已投入使用的新型脱氮工艺污水处理厂中，存在启动时间长，管理复杂等问题。
微氧是一种介于好氧和厌氧状态之间的低氧状态，生物处理系统中DO为0.3-1.0mg/L。微氧环境可为污泥絮体提供微环境，即污泥絮体外层为好氧菌，内层为缺氧菌和厌氧菌，这是因为微量氧气在污泥絮体表面被好氧菌消耗，絮体内部形成缺氧或无氧环境，为反硝化菌提供了无氧环境。微氧工艺具有耗氧量低，氧利用率高，剩余污泥产量低的优点。目前微氧工艺中溶解氧的提供主要依靠机械曝气，存在曝气不均和耗能的缺点。本发明提供的一种综合脱氮污泥的培养方法，可通过调整外循环回流比的方式有效控制反应器中溶解氧条件形成微氧环境，通过改变回流比参数，逐步培养集短程硝化反硝化，厌氧氨氧化，全程硝化反硝化，部分反硝化为主流脱氮途径的的混合污泥。
发明内容
本发明是为了解决现有污水处理中微氧条件下曝气不均匀，机械曝气产生能耗，溶解氧难控制等的问题，而提供的一种通过改变反应器外回流比调控的综合脱氮污泥的培养方法。
综合脱氮污泥按照以下步骤进行培养：
一、在外循环-升流式微氧污泥床反应器(其结构见公布号CN106630150A的中国专利)内添加城市污水处理厂浓缩池污泥，然后通入培养液,反应器外循环回流比设置为10：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0. 183L /h的条件下培养40天;
二、将反应器外循环回流比设置为3：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0.183L /h的条件下培养70天;
三、将反应器外循环回流比设置为5：1，在温度30±2℃，水力停留时间24h，进水流量0.183L /h的条件下培养30天，即得到综合脱氮污泥。
进一步的，培养液中的氨氮的浓度为50.0~200 mg/L、亚硝态氮和硝态氮的浓度为0 mg/L、KHCO3的浓度为1000mg/L、KH2PO4的浓度为50 mg/L、MgSO4.7H2O的浓度为200 mg/L、CaCl2.2H2O的浓度为150 mg/L、微量元素的浓度为0.31 mg/L。
进一步的，步骤一中较高的反应器的外回流比为反应器内提供充足的溶解氧富集硝化菌，步骤二中较低的反应器的外回流比为反应器内提供微量溶解氧，富集反硝化途径的菌群。为了形成污泥絮体微环境，使得污泥絮体外层为好氧硝化菌，内层为厌氧自养与异养反硝化菌。
步骤三中的反应器的外回流比为反应器内提供介于步骤一二之间的溶解氧。
根据图2观察本发明步骤一刚开始反应器出水氨氮的浓度去除率较低，经过10d的培养，反应器出水氨氮的浓度降低至20 mg/L左右，相同条件下继续运行30d，反应器出水氨氮的浓度降低至10 mg/L以下，氨氮去除率达到85%以上，第一阶段硝化菌富集完毕。刚开始反应器出水亚硝态氮浓度较低，反应器出水硝态氮浓度很低，约3天后出水硝态氮浓度增加至5mg/L，一周后出水硝态氮浓度增加至10mg/L，40天后出水硝态氮浓度增加至35mg/L左右。分析认为，接种污泥通培养液后，由于反应器的外循环回流比设置为10：1，较高的回流比为反应器提供较高的溶解氧溶度，同时，进水中70 mg/L的氨氮浓度为AOB提供了充足的同化和异化的代谢基础，经过一个月的高溶解氧的培养，氨氧化菌得到富集，但是由于DO浓度高，反应无法停留在亚硝态氮产生阶段，亚硝态氮得不到积累，且高溶解氧条件下反硝化菌处于抑制状态，使得出水硝态氮浓度逐步提高，出水硝态氮并不是迅速增至35mg/L，是因为反硝化菌的反应过程较慢，当反应条件改变，反应不能及时的做出反馈机制，导致反硝化菌抑制反应滞后，硝态氮逐步累积。
本发明步骤二主要是为了富集成熟的反硝化途径的菌群，调低回流比，导致反应器内DO不足，进水C/N约为1，碳源不足，经过70天的培养，出水COD为30mg/L，出水硝态氮由第一阶段35mg/L降低至10mg/L左右，说明反硝化菌得到富集。COD得到降解说明有传统厌氧异养反硝化菌群存在，同时，由于碳源不足，菌群结构中还存在自养反硝化菌。根据图2观察该低溶解氧条件下氨氮去除率降低，硝化菌得到抑制。
本发明步骤三主要是通过提高外回流比，适当提高反应器内溶解氧的浓度，确定反应器内可形成微环境的适当回流比参数，在反应器内形成溶解氧浓度梯度。微环境可为污泥絮体提供溶解氧浓度梯度，使得污泥絮体外层硝化菌有充分的的溶解氧环境反应，污泥絮体内部溶解氧已被消耗至缺厌氧环境，有利于反硝化菌的反应。经过30天的培养，根据图2观察，出水氨氮的浓度降低至10 mg/L以下，氨氮去除率达到90%以上，亚硝态氮和硝态氮浓度为3mg/L以下，总氮去除率达85%以上，微氧条件下综合脱氮污泥培养成功。
本发明培养的微氧条件下综合脱氮污泥可添加至任何微氧污泥反应器中进行污水处理。
本发明培养出的微氧条件下综合脱氮污泥，是一种集短程硝化反硝化，厌氧氨氧化，全程硝化反硝化，部分反硝化的混合污泥。具有良好沉降性能，抗水力冲击性能，保证高效运行。
本发明提供的培养方法没有机械曝气装置，节省机械暴气能耗，节省有机碳源，采用调控回流比控制溶解氧条件，操作简便易于控制，且通过跌水曝气方式获得的溶解氧浓度更为均匀。