專利名稱：一種常溫城市污水條件下實現半亞硝化的方法
技術領域：
本發明屬于城市污水處理與資源化領域。具體涉及專用于常溫條件下城 市污水的高效率低能耗生物脫氮的方法。
背景技術：
傳統的硝化/反硝化生物脫氮工藝在廢水脫氮領域曾起到了非常重要的作
用。但其硝化階段能耗巨大若不考慮硝化過程中硝化菌的增殖，則氧化lg 氨氮()為硝酸鹽氮(N(V-N)將消耗4.57g02、 7.14g堿度(以CaC03 計)；反硝化階段碳源需求量高，還原lgNO—N需要2.86g可生物降解COD 作為氬供體。由于城市生活污水的C/N值較低，生物脫氮處理所面臨的最大 問題是碳源不足，為達到脫氮效果必須額外投加碳源，這就大大增加了污水 處理的能耗和成本。
厭氧氛氧化(anaerobic ammonium oxidation, 簡稱Anammox), 是指在 厭氧條件下，Anammox菌以NH4+-N為電子供體，以亞硝酸鹽氮(N02:N) 為電子受體，直接將比例約為1:1的NH4+-N和N(V-N同時轉化成N2而釋放 到大氣中，從而實現廢水中氮素脫除的目的。由于Anammox途徑是在亞硝化 (Nitrosification,又稱短程硝化)基礎上進行的生物自養脫氮，所以它與傳統 的硝化/反硝化脫氮工藝相比，具有耗氧量少、不需要^灰源、污泥產量低和無 二次污染等眾多優點。目前，有關Anammox工藝的研究和應用，主要是針對 垃圾滲濾液和污泥消化回流液等高溫高NH4+-N的廢水，而對于常溫條件下低 NH4+-N城市污水Anammox的研究尚鮮見報道。因此，Anammox可被視為目 前城市污水生物脫氮處理中最具潛力的可持續發展的生物脫氮工藝。
基于Anammox工藝的半亞硝化工藝是實現常溫城市污水Anammox生物 脫氮的關^t所在。在常溫城市污水條件下，如何將廢水中約50%的1^+-:^氧 化成NO—N,并避免向N(V-N轉化，是實現城市污水高效低耗生物脫氮的重 中之重。
發明內容
本發明的目的在于解決現有城市污水生物脫氮能耗物耗高的問題，基于 高效低耗的Anammox生物脫氮工藝，而提供一種常溫城市污水條件下實現半 亞硝化的方法。本發明所提供的一種城市污水半亞硝化的方法，是在常溫條件下，以城 市污水厭氧/好氧生物除磷的二級出水(磷和有機物已經得到去除)為基礎用 水，采用常規污水處理系統，主要通過控制低溶解氧，和以投力口,+^作為
輔助手段，并通過調整水力停留時間(HRT),來實現城市污水的半亞硝化。 本發明所提供的一種常溫城市污水條件下實現半亞硝化的方法，其特征 在于
將溶解氧控制在0.1-0.5mg/L，以銨鹽的形式向進水中投加NH4+"N，使 ,+->^濃度達到160-250mg/L的范圍，通過調整水力停留時間將出水中 NlV-N與N(V-N的摩爾比維持在1:1-1:1.3。
與現有廢水的亞硝化生物處理方法相比較，本發明具有以下有益效果
1) 本發明方法采用主要控制低溶解氧，并以投加部分氨氮作為輔助的途 徑，首次成功應用于常溫城市污水半亞硝化的生物處理，為高效低耗的 Anammox工藝在城市污水生物脫氮處理中的應用提供了保證。
2) 本發明方法的反應器啟動周期短，由于主要通過低溶解氧和水力4f留 時間控制，這就使得反應器的操作簡單，更經濟地實現常溫城市污水半亞硝 化的穩定運行。
3 )本發明方法的建設費用比傳統硝化/反硝化脫氮系統省20%以上，運行 費用省3(T/。之上，再生水成本減少20%之上，這就大大降低了城市污水再生 處理的成本費用，加快污水資源化的進程，為緩解和解決水危機提供技術支撐。
具體實施例方式
以下結合具體實施方式
對本發明作進一步描述，但本發明的保護范圍并 不局限于此。
具體步驟如下
1 )反應器搭建
反應器可以是生物濾池、SBR、連續流活性污泥法反應池等污水處理裝置。 反應器均裝有曝氣裝置，可以通過調節曝氣量來控制反應器廢水中的溶解氧 濃度。
2)好氧硝化污泥馴化
啟動初期，向反應器接入具有普通硝化功能的污泥，通過控制曝氣量， 使反應器內部處理水中溶解氧的濃度保持在2-4mg/L范圍之間。在此運行條件下，當反應器出水硝化率達到50%時，認為好氧硝化污泥馴化成功，此階段需 要7-10天。
3) 硝酸細菌抑制
在步驟2)基礎上，向反應器進水中投加麗4+-:^，使,+-:^濃度達到
160-250mg/L的范圍，并將溶解氧控制在0.1-0.5mg/L的范圍之間。在此運行條 件下，當反應器出水中>102::^的濃度超過原污水中1^4+^濃度的1/2時，認為 硝酸細菌抑制成功，此階段需要10-20天。
4) 半亞硝化實現
在步驟3)基礎上，停止向反應器進水中投加!^4+^,并將溶解氧控制在 0.1-0.5mg/L的范圍之間。在此運行條件下，通過調整HRT,當反應器出水中 NH4+-N與N02:N的濃度比例維持在l:l-l:1.3時，認為半亞硝化已經實現，此階 段需要20-30天。
上述反應器排放出水中，NH4、N與N(V-N的比例約為1:1-1:1.3, TN< 1 Omg/L ，水質滿足Anammox反應的要求。
試驗以某小區生活污水經厭氧/好氧生物除磷二級處理出水為基礎用水， 具體水質如下COD=50~80mg/L， BOD5$15mg/L， SS^30mg/L, NH4+-N=55 ~ 85mg/L， N02K).25mg/L， N(V兆1.5mg/L, TP^lmg/L， PH=7.0~8.5。
經半亞硝化反應器處理后的出水水質如下COD<50mg/L; BOD5<10mg/L; SS<10mg/L; NH4+-N=20-40mg/L， NO2--N=20-40mg/L NH4+-N/N02:N 1:1; TN￡15mg/L; TP$0.5mg/L; PH=7.0~8.5。
具體處理如下
實施例1
采用生物濾柱反應器。生物濾柱反應器直徑20cm，高3m，最底層鋪設20cm 高粒徑為l-2cm的鵝卵石，作為承托層，再添加150cm粒徑為6-8mm的火山巖 作為主反應區填料，底部安裝曝氣裝置，嚴格控制反應器處理水中溶解氧的 濃度。啟動階段接入具有硝化功能的普通污泥，控制處理水中的溶解氧濃度 在2-4mg/L范圍之間，在此運行條件下，IO天以后，反應器出水硝化率達到50%， 認為好氧硝化污泥掛膜成功。在此基礎上，向反應器進水中投加麗4+-!\!,使 ]^4+-;^濃度達到200-25011^/1^的范圍，并將溶解氧控制在0.2-0.4mg/L的范圍之 間，在此條件下運行20天，當反應器出水中>^02-->^的濃度超過原污水中>^4+"^ 濃度的l/2時，認為硝酸細菌抑制成功。在此基礎上，停止向反應器進水中投 加^ 4+-^[，并將溶解氧控制在0.2-0.4mg/L的范圍之間。在此運行條件下，通過調整HRT， 30天后，反應器出水中NH4+-N與N02 -N的濃度比例維持在 1:1-1:1.3， TN<10mg/L,水質滿足Anammox反應的要求，半亞硝化在生物濾 柱中成功實現。 實施例2
采用SBIL良應器。SBR^應器的有效容積為5L,底部安裝曝氣裝置以控制 處理水中溶解氧的濃度，并設攪拌器，以加強基質傳遞。啟動階段接入具有 硝化功能的普通污泥，控制處理水中的溶解氧濃度在2-3mg/L范圍之間，在此 運行條件下，7天以后，反應器出水硝化率達到50%,認為好氧硝化污泥馴化 成功。在此基礎上，向反應器進水中投加]^+-化使NH4+"N濃度達到 160-230mg/L的范圍，并將溶解氧控制在0.1-0.4mg/L的范圍之間，在此條件下 運行10天，當反應器出水中N(V-N的濃度超過原污水中> 14+-:^濃度的1/2時， 認為硝酸細菌抑制成功。在此基礎上，停止向反應器進水中投加麗4+-:^,并
將溶解氧控制在0.1-0.4mg/L的范圍之間。在此運行條件下，通過調整HRT， 20天后，反應器出水中NH4+"N與N(V-N的濃度比例維持在1:1-1:1.3， TN<10mg/L，水質滿足Anammox反應的要求，半亞硝化在SBR中成功實現。 實施例3
采用連續流活性污泥法反應池。連續流活性污泥法反應裝置的主反應區 設有曝氣裝置和攪拌設備，分別用于控制溶解氧和基質傳遞，沉淀區部分污 泥通過蠕動泵回流至主反應區。啟動階段接入具有硝化功能的普通污泥，控 制處理水中的溶解氧濃度在2-4mg/L范圍之間，在此運行條件下，8天以后， 反應器出水硝化率達到50%,認為好氧硝化污泥馴化成功。在此基礎上，向反 應器進水中投加畫4+->1，使1^+"^濃度達到190-240mg/L的范圍，并將溶解氧 控制在0.1-0.5mg/L的范圍之間，在此條件下運行15天，當反應器出水中N02--N 的濃度超過原污水中麗4+-^[濃度的1/2時，認為硝酸細菌抑制成功。在此基礎 上，停止向反應器進水中投加,+^,并將溶解氧控制在0.1-0.5mg/L的范圍 之間。在此運行條件下，通過調整HRT, 25天后，反應器出水中,4+-:^與>102-^ 的濃度比例維持在1:1-1:1.3， TN<10mg/L,水質滿足Anammox反應的要求， 半亞硝化在連續流活性污泥法工藝中成功實現。
權利要求
1. 一種常溫城市污水條件下實現半亞硝化的方法，其特征在于將溶解氧控制在0.1-0.5mg/L，以銨鹽的形式向進水中投加NH4+-N，使NH4+-N濃度達到160-250mg/L的范圍，通過調整水力停留時間將出水中NH4+-N與NO2--N的摩爾比維持在1:1-1:1.3。
全文摘要
一種常溫城市污水條件下實現半亞硝化的方法屬于城市污水處理與資源化領域。本發明的目的在于解決現有城市污水生物脫氮能耗物耗高，以及為厭氧氨氧化工藝應用于城市污水脫氮處理提供適宜進水的問題。本發明是在常溫城市污水條件下，主要通過低溶解氧控制，并以投加部分氨鹽作為輔助的途徑，首次成功應用于常溫城市污水半亞硝化的生物處理，為高效低耗的厭氧氨氧化工藝在城市污水生物脫氮處理中的應用提供了保證，具有反應器啟動周期短，操作簡單，系統運行穩定，污水處理效果佳，成本低等優點。
文檔編號C02F1/68GK101439903SQ20081024051
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年12月19日
發明者杰 張, 冬 李, 賀 杜, 王俊安, 煦 韓 申請人:北京工業大學