申请日20200304
公开(公告)日20200630
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，该方法采用缺氧/好氧序批式反应器，将浓度为2000‑2400mg/L的污泥接种于缺氧/好氧序批式反应器中，并将氨氮废水间歇输入至缺氧/好氧序批式反应器中，在曝气条件下，对氨氮废水进行短程硝化处理;在曝气过程中，曝气量为34‑38L/h。与现有技术相比，本发明通过曝气量和污泥浓度双因素调控短程硝化反应体系，分析曝气量和污泥浓度因素对短程硝化反应体系的影响，探究短程硝化反应器基于上述影响因素的运行调控优化策略，实现高效经济的氨氧化过程，对于亚硝化工艺的稳定运行具有重要的工程意义。
权利要求书
1.一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，该方法采用缺氧/好氧序批式反应器，将浓度为2000-2400mg/L的污泥接种于缺氧/好氧序批式反应器中，并将氨氮废水间歇输入至缺氧/好氧序批式反应器中，在曝气条件下，对氨氮废水进行短程硝化处理;
在曝气过程中，曝气量为34-38L/h。
2.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，污泥浓度为2243mg/L;在曝气过程中，曝气量为36L/h。
3.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的缺氧/好氧序批式反应器内的温度为32-34℃。
4.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，曝气过程为：反应器每天运行3个周期，每个周期为8h;每个周期中，进水10min，缺氧搅拌20min，曝气420min，静置沉淀20min，排水10min。
5.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，短程硝化处理启动阶段中，进水氨氮浓度由35-45mg/L逐步提高至1000mg/L，反应器换水比为0.25;
短程硝化处理长期运行阶段中，进水氨氮浓度为450-550mg/L，反应器换水比为0.5。
6.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的氨氮废水中，除了NH4Cl之外，还包括以下组分：KHCO3，使氨氮废水中NH4+与HCO3-的摩尔比为1:1;KH2PO4，0.025g/L;CaCl2，0.3g/L;MgSO4·7H2O，0.3g/L;FeSO4·7H2O，0.00625g/L;Na2EDTA，0.00625g/L;微量元素浓缩液0.5mL/L。
7.根据权利要求6所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的微量元素浓缩液包括以下组分：H3BO3，0.035g/L;CoCl2，0.525g/L;CuSO4·5H2O，0.625g/L;ZnSO4·7H2O，1.075g/L;MnCl2·4H2O，2.475g/L;NiCl2·6H2O，0.475g/L;NaMoO4·2H2O，0.55g/L;Na2EDTA，15g/L。
8.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的缺氧/好氧序批式反应器通过蠕动泵间歇进水，由自动出水球阀间歇出水。
9.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的缺氧/好氧序批式反应器内设有液位计及搅拌桨，所述的搅拌桨的搅拌速率为130-170rpm。
10.根据权利要求1所述的一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，其特征在于，所述的缺氧/好氧序批式反应器通过外置蠕动泵将恒温水浴锅与反应器水浴环连接成循环体系。
说明书
一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法
技术领域
本发明属于高氨氮废水处理技术领域，涉及一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法。
背景技术
近年来，新型脱氮工艺厌氧氨氧化技术因其具有许多优点而被广泛研究，亚硝酸盐作为厌氧氨氧化的底物之一通常采用亚硝化工艺产生，基于亚硝化与厌氧氨氧化反应原理，研究者开发了两类新型脱氮工艺：一类以SHARON–ANAMMOX(亚硝化-厌氧氨氧化)为代表，亚硝化与厌氧氨氧化分别在两个反应器内完成的两级反应;另一类以CANON为代表，在一个反应器内完成亚硝化与厌氧氨氧化过程的单级反应。众多研究表明，不论是两级工艺，还是单级工艺，有效控制亚硝化始终是整个体系的重中之重。
亚硝化又叫短程硝化，是将NH4+-N氧化至NO2--N阶段而不再进一步氧化为NO3--N的过程，一般是由氨氧化细菌(AOB)完成。AOB作为好氧菌，溶解氧(DO)对其生长和活性发挥具有重要作用。目前，在短程硝化反应器运行过程中，往往是只通过调节曝气量控制反应器中DO水平，而忽略了污泥浓度因素的影响。研究证明，污泥浓度(MLSS)是影响DO的重要因素之一。MLSS的影响主要通过两个方面体现：一，污泥活性(比耗氧速率SOUR)通过改变液相氧传质推动力产生影响;二，通过改变污水中污泥颗粒数量影响氧传质过程，从而对曝气效率产生影响。细胞呼吸和废水改性可提高氧传输速率，但非呼吸性固体的存在会阻碍氧传递过程，推测是因为气泡表面覆盖的固体层降低了氧渗透性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法。因此，本发明同时研究了曝气量与污泥浓度双因素对氧传递速率的影响。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种曝气量与污泥浓度双因素控制短程硝化的方法，该方法采用缺氧/好氧序批式反应器，将浓度为2000-2400mg/L的污泥接种于缺氧/好氧序批式反应器中，并将氨氮废水间歇输入至缺氧/好氧序批式反应器中，在曝气条件下，对氨氮废水进行短程硝化处理;
在曝气过程中，曝气量为34-38L/h。
进一步地，污泥浓度为2243mg/L;在曝气过程中，曝气量为36L/h。
进一步地，所述的缺氧/好氧序批式反应器内的温度为32-34℃。
进一步地，曝气过程为：反应器每天运行3个周期，每个周期为8h;每个周期中，进水10min，缺氧搅拌20min，曝气420min，静置沉淀20min，排水10min。
进一步地，短程硝化处理启动阶段中，进水氨氮浓度由35-45mg/L逐步提高至1000mg/L，反应器换水比为0.25;
短程硝化处理长期运行阶段中，进水氨氮浓度为450-550mg/L，反应器换水比为0.5。
进一步地，所述的氨氮废水中，除了NH4Cl之外，还包括以下组分：KHCO3，使氨氮废水中NH4+与HCO3-的摩尔比为1:1;KH2PO4，0.025g/L;CaCl2，0.3g/L;MgSO4·7H2O，0.3g/L;FeSO4·7H2O，0.00625g/L;Na2EDTA，0.00625g/L;微量元素浓缩液0.5mL/L。
进一步地，所述的微量元素浓缩液包括以下组分：H3BO3，0.035g/L;CoCl2，0.525g/L;CuSO4·5H2O，0.625g/L;ZnSO4·7H2O，1.075g/L;MnCl2·4H2O，2.475g/L;NiCl2·6H2O，0.475g/L;NaMoO4·2H2O，0.55g/L;Na2EDTA，15g/L。
进一步地，所述的缺氧/好氧序批式反应器通过蠕动泵间歇进水，由自动出水球阀间歇出水。
进一步地，所述的缺氧/好氧序批式反应器内设有液位计及搅拌桨，所述的搅拌桨的搅拌速率为130-170rpm。
进一步地，所述的缺氧/好氧序批式反应器通过外置蠕动泵将恒温水浴锅与反应器水浴环连接成循环体系。
本发明研究曝气量和污泥浓度双因素控制短程硝化的过程为：第一步，具有亚硝化功能的缺氧/好氧序批式反应器(AO-SBR)系统的建立;第二步，确定氨氮浓度为500±50mg/L的氨氮废水输入第一步建立的亚硝化系统后，不同污泥浓度(100-2243mg/L)和曝气量(12-60L/h)下，有效曝气阶段亚硝化系统的溶解氧浓度、氨氧化速率和曝气经济性。通过曝气量和污泥浓度双因素调控短程硝化反应体系，分析曝气量和污泥浓度因素对短程硝化反应体系的影响，探究短程硝化反应器基于上述影响因素的运行调控优化策略，实现高效经济的氨氧化过程，对于亚硝化工艺的稳定运行具有重要的工程意义。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明在AO-SBR反应器中，探究得MLSS与AAOE明显正相关，与DO和AOR明显负相关。污泥浓度增加，有利于增加曝气经济性AAOE，但会降低DO浓度和AOB活性(影响：DO>AOR)，略微降低反应器VAOR。
2)本发明在AO-SBR反应器中，探究得曝气量(Qair)与DO、VAOR和AOR明显正相关，与AAOE明显负相关。曝气量提升，有利于增加DO浓度、反应器VAOR和AOB活性(影响：VAOR>DO>AOR)，但会降低曝气经济性AAOE。
3)本发明在AO-SBR反应器中，综合考虑曝气量36L/h和MLSS 2243mg/L的控制条件为曝气量(12～60L/h)和MLSS(100～2243mg/L)范围内本实验体系下的较优控制策略。
4)本发明涉及曝气量和污泥浓度双因素控制短程硝化，分析了曝气量和污泥浓度因素对短程硝化反应体系的影响，并通过冗余分析方法，为优化亚硝化反应器的运行提供了借鉴。（发明人王亚宜;樊宇菲;谢弘超）