一種快速啟動短程硝化反應器的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水生物脫氮技術領域，特別涉及一種快速啟動短程硝化反應器的方法。
【背景技術】
[0002]((-\--五”期間，化學需氧量(chemical oxygen demand, COD)排放得到有效控制，
氨氮上升為地表水的主要污染物，全國地表水氨氮超標現象普遍存在，所致的水體富營養化十分嚴重。我國已將氨氮納入“十二五”污染物總量控制體系。水體氮素污染控制已成為當前亟待解決的重大環保課題。
[0003]短程硝化是通過硝化細菌將氨氧化控制在亞硝酸鹽階段的生物脫氮工藝，由于無須將亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸鹽，因而相比于傳統全程硝化工藝來說，可以節約25 %的曝氣量(即能耗)。更重要的是，作為厭氧氨氧化工藝的前置步驟，短程硝化工藝的出水水質可直接用于厭氧氨氧化處理，因而短程硝化獲得了環境保護工作者的廣泛關注。
[0004]如何將硝化控制在亞硝酸鹽階段是實現短程硝化的關鍵。硝化過程包括氨氧化階段和亞硝酸鹽氧化階段，分別由氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)完成。因此，研宄者往往根據這兩種細菌的特點，進行單一因素的控制，如AOB對氧氣的親和力更大，因此保持較低的溶解氧濃度有利于富集Α0Β，Α0Β在30°C以上時的生長速率大于Ν0Β，因此，提高溫度有利于AOB的富集。但由于在硝化系統中，通過某一單因素控制來實現NOB與AOB的此消彼長需要很長的時間過程，不利于短程硝化反應器的快速啟動(即亞硝酸鹽的積累)。
[0005]針對上述問題，本發明提出一種快速啟動短程硝化反應器的方法，通過對反應器首先進行強曝氣(即曝氣沖擊)，快速富集培養硝化菌(含AOB和Ν0Β)以實現全程硝化，并淘汰厭氧菌；再降低溶解氧濃度(D0濃度)，同時施以負荷沖擊(基質濃度沖擊和水力停留時間沖擊)，在氧氣限制的條件下實現NOB的快速抑制與淘汰；最后提高無機碳源(緩沖液)濃度，確保AOB的快速富集。綜合以上多沖擊聯合強化效應，快速實現了短程硝化反應器的啟動。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種多沖擊聯合強化短程硝化反應器快速啟動的方法。
[0007]本發明的快速啟動短程硝化反應器的方法，
[0008]對硝化反應器接種后，首先進行過量曝氣，施以曝氣沖擊，以加快淘汰污泥中的厭氧菌，并快速富集硝化細菌，再施以包括基質濃度沖擊和水力停留時間(HRT)沖擊的聯合負荷沖擊，以快速抑制、淘汰亞硝酸鹽氧化菌，最后在維持合適的基質濃度和水力停留時間下，提高無機碳源濃度，以富集氨氧化菌，加快亞硝酸鹽的積累。
[0009]上述方法中以常規活性污泥接種硝化反應器，從反應器底部以連續流的形式通入無機含氨廢水，控制初始水力停留時間為10?30h，初始氨氮濃度100?500mg/L，進水pH值8?9.5，無機碳源濃度〈1.2g/Lo
[0010]上述方法中對硝化反應器施以曝氣沖擊，保持硝化反應器內溶解氧濃度>1.5mg/L，以快速淘汰污泥中的厭氧菌，并在硝化反應器內實現全程硝化。所述的曝氣沖擊是指對反應器進行過量曝氣，持續時間7?30天。
[0011]曝氣沖擊完成后，降低硝化反應器內的溶解氧濃度至0.8mg/L以下，同時對硝化反應器施以包括基質濃度沖擊和水力停留時間沖擊在內的聯合負荷沖擊，以快速抑制、淘汰亞硝酸鹽氧化菌(NOB)。
[0012]所述的聯合負荷沖擊包括先進行基質濃度沖擊，再進行水力停留時間沖擊，或者先進行水力停留時間沖擊，再進行基質濃度沖擊兩種組合，其中實施基質濃度沖擊前后的氨氮濃度之比為1: 1.2?3，持續時間3?15天，實施水力停留時間沖擊前后的水力停留時間之比為1:0.4?0.8，持續時間3?15天。
[0013]聯合負荷沖擊完成后將進水中無機碳源濃度提高至2?5g/L，同時將進水氨氮濃度和水力停留時間回調至初始值，即控制初始水力停留時間為10?30h，初始氨氮濃度100?500mg/L，以富集氨氧化細菌(AOB)，實現短程硝化。
[0014]上述的無機碳源為碳酸氫鹽或碳酸鹽。
[0015]所述的常規活性污泥包括好氧污泥、厭氧污泥、顆粒污泥或硝化污泥。
[0016]所述的硝化反應器為上流式氣升反應器，高徑比為5-10:1，工作溫度為30_37°C。
[0017]與現有技術相比，本發明所具有的優點:
[0018](一 )本發明首先對接種后的反應器進行曝氣沖擊，保持反應器內溶解氧濃度處于較高水平，不僅可以加快污泥中混有的厭氧菌快速水解消亡，還有利于硝化反應，從而提供硝化細菌(包括氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌)生長所必須的能源，進而實現硝化細菌的快速富集。
[0019](二)本發明在反應器內實現穩定的全程硝化之后，施以包括基質濃度沖擊(基質濃度即氨氮的濃度)和水利停留時間沖擊在內的聯合負荷沖擊，在短時間內施以高選擇壓(即高游離氨濃度)，快速實現亞硝酸鹽氧化菌(NOB)抑制甚至淘汰，從而有效阻止亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸鹽。
[0020](三)本發明采用交替的基質濃度沖擊和水利停留時間沖擊，可使NOB短時間內難以形成抵抗機制，有利于將其抑制與淘汰。
[0021](四)本發明最后采用提升無機碳源(緩沖液)濃度的方式，以提供適合氨氧化菌(AOB)生存的最佳條件，加快AOB的富集速度，從而最終實現亞硝酸鹽的快速積累(即短程硝化)，完成短程硝化反應器的快速啟動。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明多沖擊聯合強化短程硝化反應器快速啟動的方法的兩種工藝流程；
[0023]圖2為采用本發明的實施案例I的反應器啟動性能；
[0024]圖3為采用本發明的實施例2啟動完成后獲得的短程硝化污泥圖片。
【具體實施方式】
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[0025]以下通過實施案例對本發明作進一步說明，而非限制本發明。
[0026]實施例1
[0027]采用1L上流式氣升硝化反應器，接種2L從某中試硝化反應器硝化污泥(污泥濃度1.lgVSS/L)，接種完成