申请日2017.12.19
公开(公告)日2018.05.04
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30
摘要
本发明公开了一种餐厨厌氧废水半短程硝化启动方法，属于餐厨污水处理领域。本发明针对废水高氨氮、低C/N比特性，通过短程硝化反应器，利用AOB和NOB氧饱和常数的区别，通过限制反应器内部DO浓度来富集AOB，同时控制温度、碱度等其他条件获得亚硝酸盐的积累，达到了快速启动半短程硝化工艺，出水亚硝化率稳定保持在90%以上，出水亚硝态氮与氨氮摩尔比为1.0～1.3:1。系统对COD去除率保持在60%～70%之间，出水满足后续厌氧氨氧化工艺进水需求。
权利要求书
1.一种半短程硝化反应器，其特征在于，包括反应器本体、曝气装置、温度在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线测定仪和PLC控制系统;所述温度在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线测定仪的一端分别通过探头伸入至反应器本体内部，另一端均与PLC控制系统连接;反应器本体的底部设置曝气装置，曝气装置与设置在反应器本体外部的空气泵连接;所述空气泵还与PLC控制系统连接;反应器侧壁设置加热装置，所述加热装置与PLC控制系统连接;反应器内部设置搅拌装置，所述搅拌装置与PLC控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种半短程硝化反应器，其特征在于，所述加热装置为硅胶加热带。
3.根据权利要求2所述的一种半短程硝化反应器，其特征在于，所述硅胶加热带外还设置石棉层。
4.根据权利要求1所述的一种半短程硝化反应器，其特征在于，反应器本体的底部设有进气口，进气口通过管道与空气泵连接，进气口和空气泵之间设置气体流量计。
5.根据权利要求4所述的一种半短程硝化反应器，其特征在于，反应器本体的侧壁上还设置排水阀和排泥阀;所述排泥阀设置在近反应器底部;所述排水阀设置于反应器本体上部。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种半短程硝化反应器，其特征在于，所述PLC控制系统还与远程监控系统连接，并通过有线网络与远程监控系统交换数据信息和控制信息。
7.一种餐厨厌氧废水半短程硝化工艺的启动方法，其特征在于，以餐厨废水处理过程中的好氧污泥为接种污泥，以餐厨垃圾厌氧废水作为进水，应用权利要求1～5任一所述的反应器进行半短程硝化工艺的启动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，控制反应器DO在0.5～0.6mg/L;启动过程的温度控制在29～31℃。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，反应器的运行周期包括进水阶段、连续搅拌并曝气阶段、静置沉淀阶段和瞬时排水阶段。
10.根据权利要求7～9任一所述的方法，其特征在于，所述启动过程具体包括如下步骤：
1)接种来源于餐厨废水 处理工艺、污泥浓度为4～6g/L并经过强曝气的好氧池污泥，DO浓度控制在6～8mg/L;
2)餐厨厌氧废水稀释率为：稀释5～0倍，分阶段逐步提高进水氨氮浓度;第一阶段稀释后，COD为356～487mg/L，NH4+-N为156～262mg/L;第二阶段稀释后，COD 645～842mg/L，NH4+-N 553～731mg/L;不经过稀释的餐厨厌氧原水COD为1510～2130mg/L，NH4+-N为983～1510mg/L，通过碳酸氢钠控制反应器进水pH保持在7～8;
3)采用SBR运行方式，运行周期包括：进水8～10min、连续搅拌并曝气6～8h、静置沉淀2～3h、排水8～15min，水力停留时间(HRT)为8～10h。
说明书
一种餐厨厌氧废水半短程硝化启动方法
技术领域
本发明涉及一种餐厨厌氧废水半短程硝化启动方法，属于餐厨污水处理领域。
背景技术
随着经济的快速增长、城市进程的加快，城市餐厨垃圾的产生量持续增长，由此对环境 造成的污染也日益严重，餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化处置已经成为当今研究的热点。 餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分，占城市生活垃圾的比例约为37～62%。据清华大学 固体废物污染控制及资源化研究所的统计数据表明，我国城市每年产生餐厨垃圾6000万吨以 上。餐厨垃圾以淀粉类、食物纤维素、动物脂肪类等有机物质为主要成分。
餐厨垃圾在处理过程中必然会产生餐厨废水，通常采用厌氧消化手段去除餐厨废水中大 量的有机物，经过厌氧消化处理后的餐厨废水具有高COD、高NH4+-N、低C/N等特点，如 果采用传统脱氮工艺必然导致处理流程长，运行费用高，而且会因为其C/N失衡，反硝化过程碳源不足，导致TN去除率低，难以达标排放。近年来随着一些新型脱氮工艺的兴 起，如厌氧氨氧化工艺、短程硝化反硝化工艺等，对于这种高COD、高NH4+-N、低C/N 废水有了一些较好的处置方法。相比传统脱氮工艺，新型生物脱氮工艺在能源、碳源、占 地面积等方面较传统脱氮工艺有着明显的优势。
短程硝化工艺可以将硝化过程控制在NO2--N阶段，积累大量的亚硝酸盐。半短程硝化可与反硝化或者厌氧氨氧化组成新的组合工艺，能够较好的进行生物脱氮，特别适用于高NH4+-N、低C/N废水的处理。不论短程硝化与反硝化还是厌氧氨氧化工艺，如何将硝 化过程控制在NO2--N阶段，积累大量的亚硝酸盐都是研究重点。当前针对短程硝化技术 的研究主要是控制DO浓度、FA浓度、温度和pH等来实现。但针对如餐厨废水此类COD 浓度高于1500mg/L、NH4+-N浓度高于1000mg/L且C/N较低的废水启动半短程硝化工 艺需要进行适当稀释，逐步提高基质浓度，或需要外加化学抑制剂如氯酸钾(KClO3)来 抑制亚硝酸盐氧化细菌(NOB)活性，实现半短程硝化反应的启动和运行。
发明内容
本发明的目的是要提供一种餐厨厌氧废水半短程硝化工艺启动方法，为厌氧氨氧化工艺 提供适宜的进水，解决餐厨厌氧废水TN去除率低等问题。
本发明的第一个目的是提供一种半短程硝化反应器，包括反应器本体、曝气装置、温度 在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线测定仪;和PLC控制系统;所述温度在线监测仪、DO在线监测仪、pH在线测定仪分别通过探头伸入至反应器内部，另一端均与PLC控制系统连接;反应器本体的底部设置曝气装置，曝气装置与设置在反应器本体外部的空气泵连接;空气泵还与PLC控制系统连接;反应器侧壁设置加热装置，所述加热装置与PLC控制系统 连接;反应器内部设置搅拌装置，所述搅拌装置与PLC控制系统连接。
在本发明的一种实施方式中，所述搅拌装置为精密搅拌器。
在本发明的一种实施方式中，所述PLC控制系统还与远程监控系统连接，并通过有线网 络与远程监控系统交换数据信息和控制信息。
在本发明的一种实施方式中，所述反应器本体的侧壁上还设置排水阀和排泥阀;所述排 泥阀设置在近反应器底部;所述排水阀设置于反应器本体上部。
在本发明的一种实施方式中，反应器底部设有进气口，进气口通过管道与空气泵连接， 进气口和空气泵之间设置气体流量计。
在本发明的一种实施方式中，所述反应器由不锈钢材质制成。
在本发明的一种实施方式中，所述加热装置为硅胶加热带。
在本发明的一种实施方式中，所述硅胶加热带外侧还设置石棉层。
本发明的第二个目的是提供一种餐厨厌氧废水半短程硝化工艺的启动方法，所述方法是 以餐厨废水处理过程中的好氧污泥为接种污泥，以餐厨垃圾厌氧废水作为进水，应用所述的 反应器控制反应器DO在0.5～0.6mg/L进行半短程硝化工艺的启动。
在本发明的一种实施方式中，反应器的运行周期包括进水阶段、连续搅拌并曝气阶段、 静置沉淀阶段和瞬时排水阶段。
在本发明的一种实施方式中，所述启动过程具体包括如下步骤：
1)接种来源于餐厨废水处理工艺、污泥浓度为4～6g/L并经过强曝气的好氧池污泥， DO浓度控制在6～8mg/L;
2)餐厨厌氧废水稀释率为：稀释5～0倍，分阶段逐步提高进水氨氮浓度;稀释5倍后，COD为356～487mg/L，NH4+-N为156～262mg/L;稀释2倍后，COD 645～842mg/L， NH4+-N553～731mg/L;不稀释餐厨厌氧原水COD为1510～2130mg/L，NH4+-N为983～1510 mg/L，通过碳酸氢钠控制反应器进水pH保持在7～8;
3)采用SBR运行方式，运行周期包括：进水8～10min、连续搅拌并曝气6～8h、静 置沉淀2～3h、排水8～15min，水力停留时间(HRT)为8～10h。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤具体为：
1)接种餐厨废水处理工艺中好氧池污泥，污泥浓度为6g/L，取出的好氧污泥需进行 强曝气1d，DO浓度控制在6～8mg/L，污泥具有完全硝化能力;
2)将餐厨厌氧废水设置3种不同的稀释率分别为：稀释5倍、2倍、0倍以逐步提高进水氨氮浓度;稀释5倍后，COD为356～487mg/L，NH4+-N为156～262mg/L;稀释2 倍后，COD645～842mg/L，NH4+-N 553～731mg/L;不稀释餐厨厌氧原水COD为1510～2130 mg/L，NH4+-N为983～1510mg/L，通过碳酸氢钠控制反应器进水pH保持在7～8;
3)试验采用SBR运行方式，运行周期包括：进水10min、连续搅拌并曝气8h、静 置沉淀2h、排水10min，水力停留时间(HRT)为10h，每天运行两个周期，每个周期 的进水量和排水量均为5L。
在本发明的一种实施方式中，启动过程的温度控制在30±1℃，通过在线温度控制系 统和加热装置进行联动，保持反应器内部温度稳定。
在本发明的一种实施方式中，连续搅拌并曝气阶段控制DO在0.5～0.6mg/L。
有益效果：(1)经本发明通过限制系统的DO浓度，使系统中NOB受到抑制，AOB得 到富集，能够快速实现半亚硝化系统的启动，稳定后系统NH4+-N转化率为60%左右，亚硝 化率达到90%以上，出水COD去除率保持在60%～70%之间，出水亚硝态氮与氨氮摩尔比 为1.0～1.3:1，满足厌氧氨氧化进水要求，对餐厨厌氧废水深度脱氮处理提供基础条件。
(2)本发明的方法利用自主设计研发的半短程硝化反应器，将系统DO浓度和空气泵形 成联动，限制系统中的DO浓度，同时控制反应温度和pH，获得较好的亚硝态氮累计，出水 氨氮和亚硝酸盐氮比例适合厌氧氨氧化工艺，利用DO浓度的控制，富集大量AOB，淘汰NOB，采用此技术将氨氮控制在亚硝酸盐阶段，控制出水亚硝态氮与氨氮摩尔比为后续处理工艺提供有利条件，此方法相对于传统硝化反硝化可节省大量碳源和能源。由于反应器最后 阶段进水COD为1510～2130mg/L，NH4+-N为983～1510mg/L，本发明所述方法启动的半 短程硝化工艺具有较高的氨氮和COD负荷，能够较好的处理高浓度氨氮废水。通过反应 器运行效果见本发明所述方法启动的半短程硝化工艺运行稳定，能够长期保持较高的亚硝 化率，出水亚硝态氮与氨氮摩尔比适合厌氧氨氧化工艺的进水需求。