培养短程硝化颗粒污泥的方法和一种连续流反应器技术

本发明专利技术公开了一种培养短程硝化颗粒污泥的方法，在好氧/缺氧交替运行条件下，逐步缩短水力停留时间从而增大进水氨氮负荷，培养污泥颗粒。本发明专利技术还公开了一种连续流反应器。由于连续流反应器内存在着较强的水流剪切力，促进了短程硝化污泥的颗粒化进程，在连续流反应器内形成的颗粒污泥结构更加稳定。

Method for culturing short cut nitrifying granular sludge and a continuous flow reactor

The invention discloses a method for cultivating short cut nitrifying granular sludge. Under the condition of aerobic or anoxic alternate operation, the hydraulic retention time is gradually shortened so as to increase the influent ammonia load and raise the sludge granules. The invention also discloses a continuous flow reactor. Because of the strong shear force in the continuous flow reactor, the granulation process of short cut nitrifying sludge is promoted, and the granular sludge structure in the continuous flow reactor is more stable.

【技术实现步骤摘要】
培养短程硝化颗粒污泥的方法和一种连续流反应器
本专利技术涉及一种培养短程硝化颗粒污泥的方法和一种连续流反应器。
技术介绍
随着经济水平的增长及人类活动的加剧，水体污染越来越严重，其中氮素污染是一项主要的危害，对自然环境及人类的健康影响极大。自养脱氮工艺是近年来发现的生物脱氮新技术，主要基于短程硝化和厌氧氨氧化的实现，短程硝化是指通过抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性将硝化反应停留在亚硝化阶段，实现亚氮累积，短程硝化具有以下特点：①无需将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，节省曝气量约25％；②可减少有机碳源的投加，约为40％，降低成本；③硝化与反硝化在同一反应器内进行，硝化产生的H+和反硝化产生的OH-相互中和，减少了投碱量；④在亚硝化阶段进行反硝化，硝化速率比硝酸盐进行反硝化速率快1.5～2.0倍，缩短了反应时间；⑤水力停留时间较短，可以减少反应器容积30％～40％；⑥大大减少了污泥产出量，硝化过程可以减少产泥25％～34％，反硝化过程可以减少产泥50％。虽然短程硝化具有如此多的优点，但由于氨氧化菌(AOB)生长速率缓慢、自固定能力弱和对外界环境敏感等特点使得其不能快速地投入工程应用。目前，柱形SBR(序批式活性污泥法)反应器是公认快速启动短程硝化的理想反应器，其独特的运行模式创造了贫/富营养交替选择机制，较强的物理选择压有助于污泥颗粒化形成。然而，柱形SBR较高的运行基建费用、复杂的操作控制和严格的高径比要求成为了推进短程硝化工业化道路上的难题。气升式反应器、推流式反应器和上流式厌氧污泥床反应器等均能成功启动短程硝化，但是，在这些系统中，随着出水均会不可避免的造成一部分微生物的流失，尤其是当系统处在不稳定阶段，如负荷过低引起污泥膨胀，出水会携带较多活性污泥，导致出水水质急速恶化。目前短程硝化具有启动时间长，污泥容易流失等问题，很大程度上限制了短程硝化的实际应用。为更好的促进短程硝化技术更为广泛地应用到实际过程中，有效缩短短程硝化的启动周期，同时培养出具有优良沉降性能的颗粒污泥尤为重要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种培养短程硝化颗粒污泥的方法，用以解决上述问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种培养短程硝化颗粒污泥的方法，是在常温下，以人工配水为进水，以连续流(CSTR)反应器为试验装置，接种污水处理厂的硝化污泥，试验中通过增大进水氨氮负荷的运行方式实现快速培养短程硝化颗粒污泥，具体步骤如下：步骤⑴：接种污水处理厂A2/O硝化污泥，接种污泥浓度为3500～4500mg·L-1。步骤⑵：设置所述CSTR反应器内泥水混合物的温度为20～30℃、pH为7.5～8.0，化学需氧量浓度为150～180mg·L-1；控制进水氨氮浓度为150～170mg·L-1；设置水力停留时间为8h，向泥水混合物进行间歇曝气，设置间歇曝气的曝气周期为1h，曝停比为1～3:1，氨氮负荷提高至0.72～0.78kg·m-3·d-1，系统连续运行23～28天，此时系统内污泥平均粒径为1mm；提高进水氨氮负荷，设置水力停留时间为6h时，继续采用所述间歇曝气的方式，进水氨氮负荷提高至0.84～0.96kg·m-3·d-1，系统连续运行38～42天，此时反应器中颗粒污泥的平均粒径为0.2mm；设置水力停留时间为4h时，继续采用所述间歇曝气的方式，进水氨氮负荷提高至1.12～1.28kg·m-3·d-1，系统连续运行56～60天，此时反应器中颗粒污泥的平均粒径为0.4mm，认为成功培养了短程硝化颗粒污泥。作为优选，所述曝停比为3:1，曝气45min，沉淀15min。作为优选，所述间歇曝气曝气时，分别设置曝气量为0.4、0.6、0.8L·min-1三个阶段，每个阶段曝气15分钟。作为优选，所述进水采用自来水，并添加500～800mg·L-1的(NH4)2SO4、1000～1700mg·L-1的NaHCO3和50～80mg·L-1的KH2PO4，且不含有机碳源。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：所述培养短程硝化颗粒污泥的方法采用连续流反应器培养短程硝化颗粒污泥，连续流反应器内存在着不断上升的水流，由此产生较强的水流剪切力，而水流剪切力是形成和维持污泥颗粒至关重要的条件，加速短程硝化污泥的颗粒化过程，有利于形成较大粒径且结构密实的颗粒污泥；所述培养短程硝化颗粒污泥的方法通过控制曝气量和曝气时间，在所述连续流反应器中不断淘洗，造成硝化细菌数量的不足，导致硝化反应不完全，相当于NH4+-N未完全氧化而提前结束曝气，形成NO2—-N的累积。长时间的硝化不完全使得NOB的活性收到抑制，同时颗粒污泥的颗粒形态有利于实现AOB菌的附着与富集，AOB菌逐渐成为硝化细菌中的优势菌，在反应器中形成了稳定的短程硝化。本专利技术还公开了一种可用于上述培养短程硝化颗粒污泥的方法的连续流反应器，包括腔体、进水口、出水口和曝气装置；所述腔体由侧壁环绕形成，所述腔体包括反应区和沉淀区，所述反应区和沉淀区之间通过分隔板分开，所述分隔板的一端与所述墙体顶部连接，所述分隔板的另一端与所述腔体的底部留有空隙；所述进水口设置在所述反应区的侧壁上，所述出水口设置在所述沉淀区的侧壁上，所述曝气装置设置在所述腔体的底部并位于所述反应区；所述连续流反应器还设有第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板，所述第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板相互连接并环绕所述曝气装置设置，所述第一回流板和第二回流板前后设置，所述第三回流板和第四回流板前后设置；所述第一回流板包括第一左侧边、第一右侧边、第一上侧边和第一下侧边，所述第一左侧边和第一右侧边与所述腔体的侧壁连接，所述第一上侧边与所述腔体的顶部留有空隙，所述第一下侧边与所述腔体的底部留有空隙；所述第二回流板包括第二左侧边、第二右侧边、第二上侧边和第二下侧边，所述第二左侧边和第二右侧边与所述腔体的侧壁连接，所述第二上侧边与所述腔体的顶部留有空隙，所述第二下侧边与所述腔体的底部留有空隙；所述第三回流板包括第三左侧边、第三右侧边、第三上侧边和第三下侧边，所述第三左侧边与所述第一回流板连接，所述第三右侧边与所述第二回流板连接，所述第三上侧边与所述腔体的顶部留有空隙，所述第三下侧边与所述腔体的底部留有空隙；所述第四回流板包括第四左侧边、第四右侧边、第四上侧边和第四下侧边，所述第四左侧边与所述第一回流板连接，所述第四右侧边与所述第二回流板连接，所述第四上侧边与所述腔体的顶部留有空隙，所述第四下侧边与所述腔体的底部留有空隙；所述第二回流板与所述分隔板相邻设置。所述曝气装置出来的气体向上流动带动泥水混合物在所述第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板之间向上流动，再分别从所述第一回流板和腔体侧壁之间、所述第二回流板和分隔板之间、第三回流板和腔体侧壁之间以及第四回流板和腔体侧壁之间向下流动，回归所述曝气装置处，最终泥水混合物在所述腔体内形成回流。作为优选，所述曝气装置采用曝气泵压缩空气，采用微孔曝气盘释放空气，采用空气流量计控制曝气量实现连续曝气和间歇曝气。作为优选，所述连续流反应器的有效体积是13L。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：所述连续流反应器操作运行管理方便，气液传质效率高，反应时间短，提高了反应效率。附图说明图1是本专利技术实施例二的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培养短程硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤⑴：接种污水处理厂A

【技术特征摘要】
1.一种培养短程硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤⑴：接种污水处理厂A2/O硝化污泥，接种污泥浓度为3500～4500mg·L-1；步骤⑵：设置所述连续流反应器内泥水混合物的温度为20～30℃、pH为7.5～8.0，化学需氧量浓度为150～180mg·L-1；控制进水氨氮浓度为150～170mg·L-1；设置水力停留时间为8h，向泥水混合物进行间歇曝气，设置间歇曝气的曝气周期为1h，曝停比为1～3:1，氨氮负荷提高至0.72～0.78kg·m-3·d-1，系统连续运行23～28天，此时系统内污泥平均粒径为1mm；设置水力停留时间为6h时，继续采用所述间歇曝气的方式，进水氨氮负荷提高至0.84～0.96kg·m-3·d-1，系统连续运行38～42天，此时反应器中颗粒污泥的平均粒径为0.2mm；设置水力停留时间为4h时，继续采用所述间歇曝气的方式，进水氨氮负荷提高至1.12～1.28kg·m-3·d-1，系统连续运行56～60天，此时反应器中颗粒污泥的平均粒径为0.4mm，认为成功培养了短程硝化颗粒污泥。2.根据权利要求1所述的培养短程硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，所述曝停比为3:1，曝气45min，沉淀15min。3.根据权利要求2所述的培养短程硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，所述间歇曝气曝气时，分别设置曝气量为0.4、0.6、0.8L·min-1三个阶段，每个阶段曝气15分钟。4.根据权利要求1所述的培养短程硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，所述进水采用自来水，并添加500～800mg·L-1的(NH4)2SO4、1000～1700mg·L-1的NaHCO3和50～80mg·L-1的KH2PO4，且不含有机碳源。5.一种可用于权利要求1～4任一所述的培养短程硝化颗粒污泥的方法的连续流反应器，其特征在于，包括腔体、进水口、出水口和曝气装置；所述腔体由侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，陈亚，印雯，沈耀良，徐乐中，王建芳，钱飞跃，陈重军，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32