一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法及其装置。本发明专利技术的技术问题为：现有技术中现有技术中短程硝化工艺的启动长于30天温度低于20℃时对亚硝酸盐氧化细菌的抑制被大幅削弱，且在亚硝酸盐氧化细菌的抑制中过于依赖氨氮浓度，不适于在氨氮浓度低于150mg/L的低氨氮废水中应用的问题。本发明专利技术的技术实施方案为：启动阶段：接种；在14～34℃下，向SBR反应器内接种带有异养硝化细菌和功能菌两种菌种的活性污泥；进水；使用进水蠕动泵将进水桶中的氨氮浓度低于150mg/L的氨氮废水抽入SBR反应器中。本发明专利技术实现既提高了短程硝化工艺的亚硝酸盐积累率，使启动时间小于30天。天。天。

【技术实现步骤摘要】
一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法及其装置


[0001]本专利技术涉及污水生物处理
，尤其涉及一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法及其装置。

技术介绍

[0002]氨氮仍然是当前主要水体污染物之一；水体氨氮超标一方面导致富营养化问题威胁用水安全，另一方面氨氮会自然产生2A类致癌物质亚硝酸盐从而威胁人体健康；目前，高能耗是当前污水处理工艺面临的主要挑战之一，研发节能高效的脱氮新技术是目前的当务之急。
[0003]厌氧氨氧化技术是目前最具发展前景的新型脱氮技术；传统硝化/反硝化技术是好养环境下将氨氮依次氧化为亚硝态氮和硝态氮，而后在缺氧环境下通过外加有机碳源将硝态氮依次还原为亚硝态氮和氮气实现脱氮；而厌氧氨氧化技术仅需在短程硝化阶段将氨氮氧化为亚硝态氮，而后利用亚硝态氮将氨氮转化为氮气实现脱氮；因此，与硝化/反硝化技术相比，厌氧氨氧化技术可以减少90％以上的剩余污泥、节省60％以上的有机碳源、降低45％以上的曝气能耗，具有显著的成本优势；短程硝化是实现厌氧氨氧化技术的重要前置工艺，对于实现厌氧氨氧化技术具有至关重要的作用。
[0004]pH值作为影响酶活性的关键因素，对酶活性和细菌生长速率有着重要影响；一般认为硝化细菌的适宜pH值范围为6.5～8.2，因此许多研究者在短程硝化工艺启动时pH值一般设置为7.5～8.2；受制于功能菌富集缓慢和其他竞争细菌的干扰，短程硝化工艺面临着启动时间长、稳定运行难的问题；因此短程硝化工艺的快速启动和稳定运行的关键均在于对主要亚硝酸盐氧化细菌的高效稳定抑制；目前，短程硝化工艺的启动方法主要有高游离氨/游离亚硝酸策略、低溶解氧策略、高溶解氧策略、间歇曝气策略和低污泥停留时间策略等；这些方法均存在启动时间长于30天的缺陷；而且，当温度低于20℃时，亚硝酸盐氧化细菌对溶解氧和氨氮的竞争能力会显著超过亚硝化单胞菌属，这导致低溶解氧策略、高溶解氧策略、间歇曝气策略和低污泥停留时间策略等对亚硝酸盐氧化细菌的抑制被大幅削弱；高游离氨/游离亚硝酸策略对亚硝酸盐氧化细菌的抑制程度则取决于进水氨氮浓度，其不适于在氨氮浓度低于150mg/L的低氨氮废水中应用；因此急需开发一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的装置与方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中短程硝化工艺的启动长于30天温度低于20℃时对亚硝酸盐氧化细菌的抑制被大幅削弱，且在亚硝酸盐氧化细菌的抑制中过于依赖氨氮浓度，不适于在氨氮浓度低于150mg/L的低氨氮废水中应用的缺点，本专利技术提供一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法及其装置。
[0006]本专利技术的技术实施方案为：一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的
方法，包括如下步骤：
[0007]启动阶段：
[0008]步骤1：接种；在14～34℃下，向SBR反应器内接种带有异养硝化细菌和功能菌两种菌种的活性污泥；
[0009]步骤2：进水；使用进水蠕动泵将进水桶中的氨氮浓度低于150mg/L的氨氮废水抽入SBR反应器中；
[0010]步骤3：搅拌；开启恒速搅拌器实现活性污泥与水搅拌后均匀混合；
[0011]步骤4：控制pH；通过pH控制系统向SBR反应器内投放NaOH溶液，将SBR反应器内pH值保持在8.7～9.2；
[0012]步骤5：曝气；开启间歇曝气系统曝气并根据进水氨氮浓度平均值、SBR反应器有效容积和曝气系数选定曝气速率，进行SBR反应器中有氧或缺氧环境的循环切换；
[0013]步骤6：静置；运行2～11h后关闭恒速搅拌器、pH控制系统和间歇曝气系统并静置30min；
[0014]步骤7：排水；打开第一电磁阀将SBR反应器内的净值沉淀后的上层溶液排放40％～60％至出水桶；
[0015]步骤8：循环：排水完成后开始下一周期，重复步骤2～8的工作，运行3～ 6天；
[0016]步骤9：完成启动；SBR反应器内的亚硝酸盐积累率达到90％，表明短程硝化工艺成功启动；
[0017]运行阶段：重复启动阶段步骤2～8的工作，长期运行。
[0018]启动阶段的第1～2天，较多不适应8.7～9.2的pH值在的细菌迅速凋亡，同时异养硝化细菌在合适的8.7～9.2的pH值和溶解氧条件下快速增长，并进一步挤压其他的生存空间，异养硝化细菌在细菌裂解碳源过程中8.7～9.2的合适pH值和溶解氧条件下进行短程硝化，将氨氮转化为亚硝酸盐，实现短程硝化工艺的快速启动，在快速启动过程中利用8.7～9.2的高pH值和低曝气速率 0.1mL/min对亚硝酸盐氧化细菌在缺氧后的延迟效应，9天内，功能菌丰度由 0.08％显著增加至29.09％，实现了对亚硝酸盐氧化细菌活性的快速抑制,达到对亚硝酸盐氧化细菌的选择性淘汰的目的，而后利用微生物种间竞争机制：K策略和r策略是生物的两类生存策略；异养硝化细菌属为r策略型生物，具有增长迅速和竞争力弱的特点；而功能菌为K策略型生物，具有增长缓慢和竞争力强的特点，亚硝酸盐氧化细菌被抑制和淘汰，裂解产物刺激了r策略型异养硝化细菌的大量增长；而后随着裂解产物的耗尽，竞争力强的K策略型功能菌逐渐取代异养硝化细菌成为主要细菌。
[0019]通过运行策略优化和利用微生物种间竞争机制，打破了原有“优先富集功能菌”的固定思维。即先利用异养硝化细菌的异养亚硝化过程实现短程硝化工艺的快速启动，而后使长期运行阶段平均亚硝酸盐积累率为94.11％～97.25％，进而实现功能菌的大量富集。
[0020]优选地，在步骤1中，所述异养硝化细菌为从毛单胞菌属，所述功能菌为亚硝化单胞菌属。
[0021]优选地，在步骤1中，所述接种的活性污泥静沉30min后体积不超过SBR 反应器有效容积的5％，所述SBR反应器的体积交换比为50％。
[0022]进一步地，所述SBR反应器包括有舱体、舱盖、出水口、进水口、第二电磁阀、pH调节口和第三电磁阀；所述舱体上端扣合有舱盖，所述舱体表面开设有出水口，所述出水口与出
水桶导通，所述出水口处安装有电磁阀，所述舱盖上开设有进水口，所述进水口处安装有第二电磁阀，所述舱盖上开设有pH调节口，所述pH调节口处安装有第三电磁阀。
[0023]优选地，在步骤2中，所述进水水质控制在氨盐浓度为0～150mgN/L，碳酸氢盐浓度为0～150mgC/L，磷酸盐浓度为0～0.87mgP/L，碳氮比为1，磷氮比为1/172。
[0024]优选地，在步骤4中，所述NaOH溶液浓度为10～30g/L，所述NaOH溶液投加速率为2.4mL/min。
[0025]进一步地，所述的恒速搅拌器采用转速为130r/min。
[0026]进一步地，所述恒速搅拌器包括有电机、搅拌轴和桨叶；所述舱盖上固定有电机，所述电机与搅拌轴一端连接，所述搅拌轴穿过舱盖，所述搅拌轴另一端与桨叶固接。
[0027]更进一步地，所述恒速搅拌器还包括有顶块，固定架、安装套筒、限位销、 L型翘杆、打本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，包括如下步骤：启动阶段：步骤1：接种；在14～34℃下，向SBR反应器(14)内接种带有异养硝化细菌和功能菌两种菌种的活性污泥；步骤2：进水；使用进水蠕动泵(2)将进水桶(1)中的氨氮浓度低于150mg/L的氨氮废水抽入SBR反应器(14)中；步骤3：搅拌；开启恒速搅拌器(3)实现活性污泥与水搅拌后均匀混合；步骤4：控制pH；通过pH控制系统向SBR反应器(14)内投放NaOH溶液，将SBR反应器(14)内pH值保持在8.7～9.2，并通过pH探头(6)持续监测；步骤5：曝气；开启间歇曝气系统曝气并根据进水氨氮浓度平均值、SBR反应器(14)有效容积和曝气系数选定曝气速率，进行SBR反应器(14)中有氧或缺氧环境的循环切换；步骤6：静置；运行2～11h后关闭恒速搅拌器(3)、pH控制系统和间歇曝气系统并静置30min；步骤7：排水；打开第一电磁阀(4)将SBR反应器(14)内的净值沉淀后的上层溶液排放40％～60％至出水桶(5)；步骤8：循环：排水完成后开始下一周期，重复步骤2～8的工作，运行3～6天；步骤9：完成启动；SBR反应器(14)内的亚硝酸盐积累率达到90％，表明短程硝化工艺成功启动；运行阶段：重复启动阶段步骤2～8的工作，长期运行。2.根据权利要求2所述的一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，在步骤1中，所述异养硝化细菌为从毛单胞菌属，所述功能菌为亚硝化单胞菌属。3.根据权利要求1所述的一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，在步骤1中，所述接种的活性污泥静沉30min后体积不超过SBR反应器(14)有效容积的5％，所述SBR反应器(14)的体积交换比为50％；所述SBR反应器(14)包括有舱体(141)、舱盖(142)、出水口(1411)、进水口(1421)、第二电磁阀(1422)、pH调节口(1423)和第三电磁阀(1424)；所述舱体(141)上端扣合有舱盖(142)，所述舱体(141)表面开设有出水口(1411)，所述出水口(1411)与出水桶(5)导通，所述出水口(1411)处安装有电磁阀(4)，所述舱盖(142)上开设有进水口(1421)，所述进水口(1421)处安装有第二电磁阀(1422)，所述舱盖(142)上开设有pH调节口(1423)，所述pH调节口(1423)处安装有第三电磁阀(1424)。4.根据权利要求3所述的一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，在步骤2中，所述进水水质控制在氨盐浓度为0～150mgN/L，碳酸氢盐浓度为0～150mgC/L，磷酸盐浓度为0～0.87mgP/L，碳氮比为1，磷氮比为1/172；在步骤4中，所述NaOH溶液浓度为10～30g/L，所述NaOH溶液投加速率为2.4mL/min。5.根据权利要求4所述的一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，在步骤3中，所述恒速搅拌器(3)采用转速为130r/min；所述恒速搅拌器(3)包括有电机(311)、搅拌轴(312)和桨叶(313)；所述舱盖(142)上固定有电机(311)，所述电机
(311)与搅拌轴(312)一端连接，所述搅拌轴(312)穿过舱盖(142)，所述搅拌轴(312)另一端与桨叶(313)固接；所述恒速搅拌器(3)还包括有顶块(3131)，固定架(321)、安装套筒(322)、限位销(324)、L型翘杆(325)、打散叶(326)和第一扭力弹簧(327)；所述桨叶(313)设置有顶块(3131)，所述搅拌轴(312)外表面套有安装套筒(322)，所述固定架(321)固定于舱体(141)内壁；所述固定架(321)与安装套筒(322)固接，所述安装套筒(322)表面设置有多组限位销(324)，所述限位销(324)所在表面转动连接有L型翘杆(325)，所述L型翘杆(325)与打散叶(326)固接，所述L型翘杆(325)与限位销(324)连接处设置有限制L型翘杆(325)运动的第一扭力弹簧(327)，所述L型翘杆(325)一端可与顶块(3131)接触。6.根据权利要求5所述的一种低温低氨氮废水快速启动和稳定运行短程硝化的方法，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏昊，张大超，董冰岩，郭庆华，黎声亮，赵建伟，罗强，肖隆文，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：