短程反硝化強(qiáng)化deamox工藝在連續(xù)流usb反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法
【專利摘要】短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB中實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步高效去除的方法屬于污水處理領(lǐng)域。接種DEAMOX顆粒污泥至USB反應(yīng)器，短程反硝化利用進(jìn)水中有機(jī)碳源將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，再通過原位厭氧氨氧化作用將進(jìn)水中氨氮去除，通過優(yōu)化廢水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比，并控制調(diào)節(jié)進(jìn)水有機(jī)碳源的流量，從而實(shí)現(xiàn)氮素高效去除的目的。本發(fā)明有效解決了含氨氮和硝態(tài)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(chǎn)量低，大大減少后續(xù)處理費(fèi)用；此外，連續(xù)流USB反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)DEAMOX工藝具有反應(yīng)速率快、原位去除厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的硝態(tài)氮、總氮去除率和脫氮負(fù)荷高等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的工藝技術(shù)，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧氨氧化技術(shù)因其無需有機(jī)碳源、污泥產(chǎn)量低和無需曝氣，可以大大減少污水處理工程的運(yùn)行費(fèi)用和污泥的處置費(fèi)用而備受青睞。由于這個(gè)技術(shù)中需要亞硝態(tài)氮作為電子受體將氨氮氧化，因此在應(yīng)用該技術(shù)處理實(shí)際的氨氮廢水時(shí)常常設(shè)置一道短程硝化工序以產(chǎn)生所需要的亞硝態(tài)氮。然而實(shí)際運(yùn)行時(shí)短程硝化的穩(wěn)定維持往往難以實(shí)現(xiàn)(尤其低濃度氨氮廢水)，出水含有大量的硝態(tài)氮，這制約著厭氧氨氧化技術(shù)的廣泛應(yīng)用。另一方面，當(dāng)前為使污水中污染物的排放濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，各污水處理廠常常通過外加有機(jī)物使得硝態(tài)氮被還原為氮?dú)?，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(chǎn)量，與現(xiàn)階段提出的建設(shè)節(jié)能降耗型可持續(xù)發(fā)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(tài)氮難以獲取的問題，其在單一反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)進(jìn)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(tài)氮來自于反硝化過程硝態(tài)氮的還原。本課題組前期在序批式SBR反應(yīng)器證實(shí)該工藝可以經(jīng)濟(jì)有效的處理含有硝態(tài)氮和氨氮的廢水，反硝化菌和厭氧氨氧化菌在長期運(yùn)行下可以穩(wěn)定的共存。然而，在SBR反應(yīng)器中DEAMOX系統(tǒng)氮素去除負(fù)荷較低(小于Ikg Nm—3d—工)，而報(bào)道的厭氧氨氧化最大氮素去除負(fù)荷大于70kg N Hf3CT1;另夕卜，異養(yǎng)反硝化在電子供體充足下也具有較大的反應(yīng)速率，而短程反硝化將硝態(tài)氮的還原只進(jìn)行到第一步，以亞硝態(tài)氮為反應(yīng)產(chǎn)物，其反應(yīng)速率比完全反硝化更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明充分利用ΑΝΑΜΜ0Χ技術(shù)高氮素去除速率和短程反硝化高氮素轉(zhuǎn)化速率的特性，建立了短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)同步氨氮和硝態(tài)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(yīng)器，利用進(jìn)水中有機(jī)碳源將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，再通過原位厭氧氨氧化作用同步去除進(jìn)水中氨氮，通過優(yōu)化廢水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比和進(jìn)水有機(jī)碳源的流量，實(shí)現(xiàn)氮素高效的去除。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法，應(yīng)用如下裝置，該裝置包括原水箱1、有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱2和USB反應(yīng)器3;USB反應(yīng)器3設(shè)有放空管3.1、第一進(jìn)水口 3.2、第二進(jìn)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(yīng)器3第一進(jìn)水口 3.2通過第一蠕動(dòng)栗1.1與原水箱I相連，通過第二蠕動(dòng)栗2.1與有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱2相連;USB反應(yīng)器3第二進(jìn)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(yīng)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(tài)氮的廢水與有機(jī)碳源連續(xù)栗入U(xiǎn)SB反應(yīng)器，在啟動(dòng)時(shí)，控制有機(jī)碳源與進(jìn)水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度比為1.0?2.0，當(dāng)出水中氨氮與硝態(tài)氮去除率達(dá)到70%以上時(shí)，USB反應(yīng)器啟動(dòng)成功;然后逐漸增加有機(jī)碳源投加量，直至出水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于5mg L—S
[0011]3)開啟回流栗強(qiáng)化USB反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的流化，通過調(diào)節(jié)回流栗的流量控制USB反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥位于三相分離器以下；
[0012]4)原水從下而上經(jīng)過USB反應(yīng)器，最終從USB反應(yīng)器出水口排出；
[0013]接種污泥為在SBR反應(yīng)器中以氨氮和硝態(tài)氮廢水培養(yǎng)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(jìn)行短程反硝化時(shí)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化率高于85%，厭氧氨氧化反應(yīng)去除的氮占總氮去除的比例大于80%，污泥體積指數(shù)SVI小于80mL g MLSS-1 ；
[0014]當(dāng)USB反應(yīng)器出水氨氮和亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度均大于3mgL—1時(shí)，通過減少進(jìn)水栗流量或降低進(jìn)水中氨氮和硝態(tài)氮質(zhì)量濃度降低進(jìn)水負(fù)荷，直至出水中氨氮和亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于3mg L一S
[0015]當(dāng)USB反應(yīng)器出水中氨氮質(zhì)量濃度大于5mgL—1且亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于0.5mg L―1時(shí)，通過增加原水箱中含硝態(tài)氮廢水的投配量增加進(jìn)水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比；當(dāng)USB反應(yīng)器出水中亞硝態(tài)氮的質(zhì)量濃度大于5mg L—1且N氨氮質(zhì)量濃度小于0.5mg L—1時(shí)，通過增加原水箱中含氨氮廢水的投配量降低進(jìn)水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比，直至出水總氮的質(zhì)量濃度小于5mg L-1；
[0016]當(dāng)USB反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化作用對(duì)進(jìn)水總氮的去除比例小于50%時(shí)，接種新鮮的DEAMOX顆粒污泥于USB反應(yīng)器，控制其接種污泥質(zhì)量與USB反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量比為0.2?
0.5ο
[0017]本發(fā)明提供的短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法，具有以下優(yōu)勢和特點(diǎn):
[0018]I)利用短程反硝化將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)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(tài)氮廢水深度處理難的問題；
[0019]2)與傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝處理含氨氮和硝態(tài)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(chǎn)量，大大減少該類廢水的處理費(fèi)用和能耗；
[0020]3)DEAM0X工藝可以將厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的硝態(tài)氮進(jìn)行原位去除，通過優(yōu)化控制進(jìn)水硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)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(yīng)速率快，工藝氮素去除負(fù)荷高；
[0021 ] 4)工藝結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，易于優(yōu)化控制。
【附圖說明】
[0022]圖1是短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的裝置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024]如圖1所示，短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法，應(yīng)用如下裝置，該裝置包括原水箱1、有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱2和USB反應(yīng)器3;USB反應(yīng)器3設(shè)有放空管3.1、第一進(jìn)水口3.2、第二進(jìn)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(yīng)器3第一進(jìn)水口 3.2通過第一蠕動(dòng)栗1.1與原水箱I相連，通過第二蠕動(dòng)栗2.1與有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱2相連;USB反應(yīng)器3第二進(jìn)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(shí)施例中試驗(yàn)用水水質(zhì)特征為:氨氮(NH4+-N) = 50?60mg L—1，硝態(tài)氮(N03—-N)= 60mg L—S試驗(yàn)有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱中有機(jī)物為乙酸鈉儲(chǔ)備液，試驗(yàn)USB反應(yīng)器有效容積為2L(內(nèi)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(yīng)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(yīng)器中以NH4+-N和NO3--N廢水(NH4+_N=150mg L一1，NO3^-N= 150mg L—O培養(yǎng)成熟的DEAMOX顆粒污泥，該SBR反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)厭氧氨氧化反應(yīng)對(duì)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(zhuǎn)化為N02—-N的轉(zhuǎn)化率為95%，顆粒污泥呈現(xiàn)良好的沉降性能，其體積指數(shù)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(xù)栗入U(xiǎn)SB反應(yīng)器，同時(shí)將外碳源以180mg CODh—1的流量栗入U(xiǎn)SB反應(yīng)器；
[0030]3)開啟回流栗，其流量為1LdUSB反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的呈現(xiàn)良好的流化狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(xù)提高外碳源流量至300mg COD h—S運(yùn)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(xù)提高外碳源流量至330mgCOD h—S運(yùn)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(jìn)水中N03—-N濃度恒定為330mg COD h—1和60mg L—1將進(jìn)水中NH4+-N濃度將至50mg L—、
[0032]連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果表明:
[0033]在溫度為25.2?29.5°(:下，進(jìn)水順4+州為5011^ L—1JfV-NSeOmg L—1，有機(jī)物COD質(zhì)量濃度與N03—-N質(zhì)量濃度比為2.75，穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月結(jié)果表明:系統(tǒng)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(zhì)量濃度分別小于5mg L—\5rng L—1和12mg L—、
[0034]以上對(duì)本發(fā)明所提供的短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并且應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】上均會(huì)有改變之處，因此，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.短程反硝化強(qiáng)化DEAMOX工藝在連續(xù)流USB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)氨氮和硝態(tài)氮同步去除的方法，應(yīng)用如下裝置，該裝置包括原水箱(1)、有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱(2)和USB反應(yīng)器(3) ;USB反應(yīng)器(3)設(shè)有放空管(3.1)、第一進(jìn)水口(3.2)、第二進(jìn)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(yīng)器(3)第一進(jìn)水口(3.2)通過第一蠕動(dòng)栗(1.1)與原水箱(I)相連，通過第二蠕動(dòng)栗(2.1)與有機(jī)碳源儲(chǔ)備箱(2)相連;USB反應(yīng)器(3)第二進(jìn)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(yīng)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(tài)氮的廢水與有機(jī)碳源連續(xù)栗入U(xiǎn)SB反應(yīng)器，在啟動(dòng)時(shí)，控制有機(jī)碳源與進(jìn)水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度比為1.0?2.0，當(dāng)出水中氨氮與硝態(tài)氮去除率達(dá)到70%以上時(shí)，USB反應(yīng)器啟動(dòng)成功;然后逐漸增加有機(jī)碳源投加量，直至出水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于5mgL-S 3)開啟回流栗強(qiáng)化USB反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的流化，通過調(diào)節(jié)回流栗的流量控制USB反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥位于三相分離器以下； 4)原水從下而上經(jīng)過USB反應(yīng)器，最終從USB反應(yīng)器出水口排出； 接種污泥為在SBR反應(yīng)器中以氨氮和硝態(tài)氮廢水培養(yǎng)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(jìn)行短程反硝化時(shí)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化率高于85%，厭氧氨氧化反應(yīng)去除的氮占總氮去除的比例大于80%，污泥體積指數(shù)SVI小于80mLg MLSS-1 ； 當(dāng)USB反應(yīng)器出水氨氮和亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度均大于3mg L—1時(shí)，通過減少進(jìn)水栗流量或降低進(jìn)水中氨氮和硝態(tài)氮質(zhì)量濃度降低進(jìn)水負(fù)荷，直至出水中氨氮和亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于 3mg L—1; 當(dāng)USB反應(yīng)器出水中氨氮質(zhì)量濃度大于5mg L—1且亞硝態(tài)氮質(zhì)量濃度小于0.5mg L—1時(shí)，通過增加原水箱中含硝態(tài)氮廢水的投配量增加進(jìn)水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比；當(dāng)USB反應(yīng)器出水中亞硝態(tài)氮的質(zhì)量濃度大于5mg L—1且氨氮質(zhì)量濃度小于0.5mg L—1時(shí)，通過增加原水箱中含氨氮廢水的投配量降低進(jìn)水中硝態(tài)氮與氨氮的質(zhì)量濃度比，直至出水總氮的質(zhì)量濃度小于5mg r1； 當(dāng)USB反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化作用對(duì)進(jìn)水總氮的去除比例小于50%時(shí)，接種新鮮的DEAMOX顆粒污泥于USB反應(yīng)器，控制其接種污泥質(zhì)量與USB反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量比為0.2?.0.5ο
【文檔編號(hào)】C02F101/16GK106045032SQ201610540140
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月10日
【發(fā)明人】彭永臻, 杜睿, 操沈彬, 牛萌
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)