短程反硝化強化deamox工藝在連續流usb反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法
【專利摘要】短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB中實現氨氮和硝態氮同步高效去除的方法屬于污水處理領域。接種DEAMOX顆粒污泥至USB反應器，短程反硝化利用進水中有機碳源將硝態氮轉化為亞硝態氮，再通過原位厭氧氨氧化作用將進水中氨氮去除，通過優化廢水中硝態氮與氨氮的質量濃度比，并控制調節進水有機碳源的流量，從而實現氮素高效去除的目的。本發明有效解決了含氨氮和硝態氮廢水處理效率低、能耗高的問題，無需好氧階段曝氣能耗，減少外碳源耗量，且剩余污泥產量低，大大減少后續處理費用；此外，連續流USB反應器中實現DEAMOX工藝具有反應速率快、原位去除厭氧氨氧化過程產生的硝態氮、總氮去除率和脫氮負荷高等諸多優點。
【專利說明】
短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法
技術領域
[0001]本發明涉及短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的工藝技術，屬于污水生物處理技術領域。
【背景技術】
[0002]厭氧氨氧化技術因其無需有機碳源、污泥產量低和無需曝氣，可以大大減少污水處理工程的運行費用和污泥的處置費用而備受青睞。由于這個技術中需要亞硝態氮作為電子受體將氨氮氧化，因此在應用該技術處理實際的氨氮廢水時常常設置一道短程硝化工序以產生所需要的亞硝態氮。然而實際運行時短程硝化的穩定維持往往難以實現(尤其低濃度氨氮廢水)，出水含有大量的硝態氮，這制約著厭氧氨氧化技術的廣泛應用。另一方面，當前為使污水中污染物的排放濃度達到國家標準，各污水處理廠常常通過外加有機物使得硝態氮被還原為氮氣，但是這不僅增加了污水處理成本，還增加了污水處理廠剩余污泥的產量，與現階段提出的建設節能降耗型可持續發展的污水處理廠的新要求相違背。
[0003]DEAMOX工藝(DEnitrifyingAMmoniumOXidat 1n)可以有效的解決厭氧氨氧化過程亞硝態氮難以獲取的問題，其在單一反應器內，同時進行著短程反硝化和厭氧氨氧化作用，厭氧氨氧化過程中的電子受體亞硝態氮來自于反硝化過程硝態氮的還原。本課題組前期在序批式SBR反應器證實該工藝可以經濟有效的處理含有硝態氮和氨氮的廢水，反硝化菌和厭氧氨氧化菌在長期運行下可以穩定的共存。然而，在SBR反應器中DEAMOX系統氮素去除負荷較低(小于Ikg Nm—3d—工)，而報道的厭氧氨氧化最大氮素去除負荷大于70kg N Hf3CT1;另夕卜，異養反硝化在電子供體充足下也具有較大的反應速率，而短程反硝化將硝態氮的還原只進行到第一步，以亞硝態氮為反應產物，其反應速率比完全反硝化更大。
【發明內容】
[0004]本發明充分利用ΑΝΑΜΜ0Χ技術高氮素去除速率和短程反硝化高氮素轉化速率的特性，建立了短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現同步氨氮和硝態氮去除的方法，具體是將脫氮性能良好的DEAMOX顆粒污泥接種至USB反應器，利用進水中有機碳源將硝態氮轉化為亞硝態氮，再通過原位厭氧氨氧化作用同步去除進水中氨氮，通過優化廢水中硝態氮與氨氮的質量濃度比和進水有機碳源的流量，實現氮素高效的去除。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0006]短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法，應用如下裝置，該裝置包括原水箱1、有機碳源儲備箱2和USB反應器3;USB反應器3設有放空管3.1、第一進水口 3.2、第二進水口 3.3、取樣口 3.4、回流口 3.5、回流栗3.6、三相分離器3.7、排氣口 3.8、集氣袋3.9和出水口 3.10;
[0007]USB反應器3第一進水口 3.2通過第一蠕動栗1.1與原水箱I相連，通過第二蠕動栗2.1與有機碳源儲備箱2相連;USB反應器3第二進水口 3.3通過回流栗3.6與回流口 3.5相連；集氣袋3.9與排氣口 3.8相連；
[0008]其特征在于，包括以下過程:
[0009]I)接種DEAMOX顆粒污泥于USB反應器中，控制接種后混合液污泥濃度MLSS為1500?6000mg L—S
[0010]2)將含氨氮和硝態氮的廢水與有機碳源連續栗入USB反應器，在啟動時，控制有機碳源與進水中硝態氮質量濃度比為1.0?2.0，當出水中氨氮與硝態氮去除率達到70%以上時，USB反應器啟動成功;然后逐漸增加有機碳源投加量，直至出水中硝態氮質量濃度小于5mg L—S
[0011]3)開啟回流栗強化USB反應器內顆粒污泥的流化，通過調節回流栗的流量控制USB反應器內顆粒污泥位于三相分離器以下；
[0012]4)原水從下而上經過USB反應器，最終從USB反應器出水口排出；
[0013]接種污泥為在SBR反應器中以氨氮和硝態氮廢水培養成熟的DEAMOX顆粒污泥，該顆粒污泥的厭氧氨氧化活性大于0.2g N g VSS—1IT1，其進行短程反硝化時將硝態氮轉化為亞硝態氮的轉化率高于85%，厭氧氨氧化反應去除的氮占總氮去除的比例大于80%，污泥體積指數SVI小于80mL g MLSS-1 ；
[0014]當USB反應器出水氨氮和亞硝態氮質量濃度均大于3mgL—1時，通過減少進水栗流量或降低進水中氨氮和硝態氮質量濃度降低進水負荷，直至出水中氨氮和亞硝態氮質量濃度小于3mg L一S
[0015]當USB反應器出水中氨氮質量濃度大于5mgL—1且亞硝態氮質量濃度小于0.5mg L―1時，通過增加原水箱中含硝態氮廢水的投配量增加進水中硝態氮與氨氮的質量濃度比；當USB反應器出水中亞硝態氮的質量濃度大于5mg L—1且N氨氮質量濃度小于0.5mg L—1時，通過增加原水箱中含氨氮廢水的投配量降低進水中硝態氮與氨氮的質量濃度比，直至出水總氮的質量濃度小于5mg L-1；
[0016]當USB反應器內厭氧氨氧化作用對進水總氮的去除比例小于50%時，接種新鮮的DEAMOX顆粒污泥于USB反應器，控制其接種污泥質量與USB反應器內污泥質量比為0.2?
0.5ο
[0017]本發明提供的短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法，具有以下優勢和特點:
[0018]I)利用短程反硝化將硝態氮轉化為亞硝態氮，再通過厭氧氨氧化作用同步去除氨氮，有效的解決了含氨氮和硝態氮廢水深度處理難的問題；
[0019]2)與傳統硝化/反硝化工藝處理含氨氮和硝態氮廢水相比，本方法無需好氧階段曝氣能耗，減少外碳源耗量，并且降低剩余污泥產量，大大減少該類廢水的處理費用和能耗；
[0020]3)DEAM0X工藝可以將厭氧氨氧化過程產生的硝態氮進行原位去除，通過優化控制進水硝態氮與氨氮的質量濃度比可以獲取較低的出水氮濃度，提高總氮去除率，且短程反硝化和厭氧氨氧化反應速率快，工藝氮素去除負荷高；
[0021 ] 4)工藝結構簡單，占地面積小，易于優化控制。
【附圖說明】
[0022]圖1是短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的裝置圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0024]如圖1所示，短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法，應用如下裝置，該裝置包括原水箱1、有機碳源儲備箱2和USB反應器3;USB反應器3設有放空管3.1、第一進水口3.2、第二進水口3.3、取樣口3.4、回流口3.5、回流栗3.6、三相分離器3.7、排氣口 3.8、集氣袋3.9和出水口 3.10;
[0025]USB反應器3第一進水口 3.2通過第一蠕動栗1.1與原水箱I相連，通過第二蠕動栗2.1與有機碳源儲備箱2相連;USB反應器3第二進水口 3.3通過回流栗3.6與回流口 3.5相連；集氣袋3.9與排氣口 3.8相連；
[0026]本實施例中試驗用水水質特征為:氨氮(NH4+-N) = 50?60mg L—1，硝態氮(N03—-N)= 60mg L—S試驗有機碳源儲備箱中有機物為乙酸鈉儲備液，試驗USB反應器有效容積為2L(內徑為5cm，高度為100cm)。
[0027]具體操作過程如下:
[0028]I)接種DEAMOX顆粒污泥于USB反應器中，接種后混合液污泥濃度MLSS為1500mg L一S接種污泥為在有效容積6L的SBR反應器中以NH4+-N和NO3--N廢水(NH4+_N=150mg L一1，NO3^-N= 150mg L—O培養成熟的DEAMOX顆粒污泥，該SBR反應器穩定運行時厭氧氨氧化反應對總氮的平均去除比例為90%，接種污泥厭氧氨氧化活性為0.3g NgVSS—1IT\污泥短程反硝化過程中N03—-N轉化為N02—-N的轉化率為95%，顆粒污泥呈現良好的沉降性能，其體積指數SVI為76mLgMLSS—S
[0029]2)將含NH/-N和NO3—-N廢水(NH4+_N=60mg L-SNO3^-N=BOmg L—O以2Lh—1 的流量連續栗入USB反應器，同時將外碳源以180mg CODh—1的流量栗入USB反應器；
[0030]3)開啟回流栗，其流量為1LdUSB反應器內顆粒污泥的呈現良好的流化狀態，穩定運行7天，出水含有35mg L—1的NH/-N和30mg L—1的Ν03—_Ν，Ν02—-N濃度小于Img L—S提高外碳源流量至240mg COD h—I運行7天，出水平均含有26mg L—1的NH/-N和20mg L—1的N03—-N，N02—-N濃度小于Img L—S繼續提高外碳源流量至300mg COD h—S運行7天，出水平均含有15mg L—1的NH4+-N和8mg L—1的NO3—_Ν，Νθ2—-N濃度小于Img L—S繼續提高外碳源流量至330mgCOD h—S運行7天，出水平均含有12mg L—1的NH/-N和4mg L—1的NO3—_Ν，Ν02—-N濃度小于ImgL-S
[0031]4)控制外碳源流量和進水中N03—-N濃度恒定為330mg COD h—1和60mg L—1將進水中NH4+-N濃度將至50mg L—、
[0032]連續試驗結果表明:
[0033]在溫度為25.2?29.5°(:下，進水順4+州為5011^ L—1JfV-NSeOmg L—1，有機物COD質量濃度與N03—-N質量濃度比為2.75，穩定運行3個月結果表明:系統NO3--N和NH4+-N平均去除率分別大于91.7%和90.4%，出水N03—-N、NH4+-N和TN質量濃度分別小于5mg L—\5rng L—1和12mg L—、
[0034]以上對本發明所提供的短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法進行了詳細介紹，并且應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想;對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】上均會有改變之處，因此，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1.短程反硝化強化DEAMOX工藝在連續流USB反應器實現氨氮和硝態氮同步去除的方法，應用如下裝置，該裝置包括原水箱(1)、有機碳源儲備箱(2)和USB反應器(3) ;USB反應器(3)設有放空管(3.1)、第一進水口(3.2)、第二進水口(3.3)、取樣口(3.4)、回流口(3.5)、回流栗(3.6)、三相分離器(3.7)、排氣口(3.8)、集氣袋(3.9)和出水口(3.10); USB反應器(3)第一進水口(3.2)通過第一蠕動栗(1.1)與原水箱(I)相連，通過第二蠕動栗(2.1)與有機碳源儲備箱(2)相連;USB反應器(3)第二進水口(3.3)通過回流栗(3.6)與回流口(3.5)相連;集氣袋(3.9)與排氣口(3.8)相連； 其特征在于，包括以下過程: 1)接種DEAMOX顆粒污泥于USB反應器中，控制接種后混合液污泥濃度MLSS為1500?.6000mg L—S 2)將含氨氮和硝態氮的廢水與有機碳源連續栗入USB反應器，在啟動時，控制有機碳源與進水中硝態氮質量濃度比為1.0?2.0，當出水中氨氮與硝態氮去除率達到70%以上時，USB反應器啟動成功;然后逐漸增加有機碳源投加量，直至出水中硝態氮質量濃度小于5mgL-S 3)開啟回流栗強化USB反應器內顆粒污泥的流化，通過調節回流栗的流量控制USB反應器內顆粒污泥位于三相分離器以下； 4)原水從下而上經過USB反應器，最終從USB反應器出水口排出； 接種污泥為在SBR反應器中以氨氮和硝態氮廢水培養成熟的DEAMOX顆粒污泥，該顆粒污泥的厭氧氨氧化活性大于0.2g Ng VSS—1IT1，其進行短程反硝化時將硝態氮轉化為亞硝態氮的轉化率高于85%，厭氧氨氧化反應去除的氮占總氮去除的比例大于80%，污泥體積指數SVI小于80mLg MLSS-1 ； 當USB反應器出水氨氮和亞硝態氮質量濃度均大于3mg L—1時，通過減少進水栗流量或降低進水中氨氮和硝態氮質量濃度降低進水負荷，直至出水中氨氮和亞硝態氮質量濃度小于 3mg L—1; 當USB反應器出水中氨氮質量濃度大于5mg L—1且亞硝態氮質量濃度小于0.5mg L—1時，通過增加原水箱中含硝態氮廢水的投配量增加進水中硝態氮與氨氮的質量濃度比；當USB反應器出水中亞硝態氮的質量濃度大于5mg L—1且氨氮質量濃度小于0.5mg L—1時，通過增加原水箱中含氨氮廢水的投配量降低進水中硝態氮與氨氮的質量濃度比，直至出水總氮的質量濃度小于5mg r1； 當USB反應器內厭氧氨氧化作用對進水總氮的去除比例小于50%時，接種新鮮的DEAMOX顆粒污泥于USB反應器，控制其接種污泥質量與USB反應器內污泥質量比為0.2?.0.5ο
【文檔編號】C02F101/16GK106045032SQ201610540140
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月10日
【發明人】彭永臻, 杜睿, 操沈彬, 牛萌
【申請人】北京工業大學