[发明专利]亚硝化－厌氧氨氧化单级生物脱氮方法

说明书

技术领域

本发明属于废水生物处理领域，涉及到利用亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群颗粒化污泥来处理中低浓度含氨废水的方法。

背景技术

湖南大学在2006年8月29日申请的申请号为200610032147的《短程硝化-厌氧氨氧化序批式生物膜脱氮运行方式及装置》的公开说明书中公开了一种通过实时控制反应容器内污水的温度和高频度曝气—缺氧交替的限制性曝气方式实现亚硝化厌氧氨氧化反应，一个循环进行四次进水、曝气、缺氧阶段，此工艺要对污水进行预处理，需将进水水温加热到26~33℃，在运行阶段要维持反应器中的温度在28~33℃之间，溶解氧浓度控制在1.1~1.5mg/L。大连理工大学在2006年8月30日申请的申请号为200610047605的《同时硝化厌氧氨氧化工艺的无纺布生物转盘反应器》公开说明书中公开可一种无纺布生物转盘反应器，在此反应器中，通过控制反应器中水位，使旋转的生物盘盘片交替与废水和空气接触，实现在同一反应器中实现亚硝化和厌氧氨氧化。但以上两个专利申请中的技术都是基于生物膜的反应器，同时都要对反映器中的废水进行加热处理，并严格控制溶解氧浓度。增加了能源消耗，不易于工艺的控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种亚硝化—厌氧氨氧化单级生物脱氮方法，无需对废水进行加热预处理，在单一反应器中宏观上同时实现亚硝化、厌氧氨氧化反应。

本发明利用投加粉末状活性炭后所强化形成的以活性炭为核心的亚硝化菌群与厌氧氨氧化菌群两类菌群的共生复合颗粒污泥，以及其发生的亚硝化反应与厌氧氨氧化反应两种反应的耦合，在宏观上实现了氨氮转化为氮气的生物脱氮反应。

本发明工艺包括污泥颗粒化、反应器启动、反应器运行三个阶段：

(1)、污泥颗粒化阶段：首先将反应装置中加入待驯化的亚硝化污泥以及厌氧氨氧化污泥，投加粉末状活性炭，并加入实际废水与自来水比例为1：2的混合废水至反应装置的出水口处，保证反应装置中的污泥浓度达到3~4g/L.待污泥沉降至反应器的底部后，用气泵从反应装置中的底部进气口对反应器进行曝气充氧，同时以较低的进水流量将混合废水从反应装置的下部进水口泵入，在反应器内循环流动过程中，粉末活性炭与亚硝化污泥及厌氧氨氧化污泥充分接触，在水力剪切力的作用下，絮体团表层较为松散的污泥层开始脱落，而结构较为密实的生物层得以存留，在长期运行下形成了以活性炭为核心的亚硝化菌与厌氧氨氧化共生的复合颗粒污泥；

(2)、反应器启动阶段：在启动阶段初期，由于亚硝化-厌氧氨氧化共生颗粒污泥需要对进水中的各种基质进行适应性的生长代谢过程，会产生一定时间的停滞期，但随着反应的连续运行，亚硝化菌的活性首先得到恢复，以混合液中的溶解氧为电子受体，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，混合液中的亚硝酸盐氮浓度开始上升，被包裹的厌氧氨氧化菌在低溶解氧的微生物环境中，活性开始恢复，利用扩散进来的氨和亚硝酸盐进行厌氧氨氧化反应，生成氮气，达到脱氮的目的。当反应器的总氮去除率开始不断升高时，逐步增大含氨废水在进水中的比例，直至比例达到100％，从而完成了亚硝化-厌氧氨氧化共生脱氮反应的启动过程；

(3)、运行阶段：反应装置采用连续运行的方式，废水从反应器的中下部连续泵入，而出水从溢流口中连续流出，反应维持在稳定的状态。

本发明在复合污泥颗粒生成阶段，本发明所需的粉末活性炭的投配比控制在1~3％，气水比为80~110m³(空气)/m³(水)，有机物浓度为COD＝100~200mg/L，污泥龄SRT大于等于100d，溶解氧浓度为DO<0.1mg/L。

本发明运行阶段的温度18~26C，pH7.5~8.5，DO<0.5mg/L，水力停留时间3~24h，MLSS＝3000~4000mg/L。

本发明找到了一种能符合实际应用的颗粒化新型生物脱氮技术，在常温下反应运行，对于溶解氧的控制不要求达到很低的水平，本发明直接以悬浮污泥启动运行，启动时间减少，而且内循环反应器中，气液相对运行剧烈，气液传质阻力减小，可以达到较高的总氮去除负荷，和较短的水力停留时间。本发明通过亚硝化菌与厌氧氨氧化菌的共生脱氮作用，可以使反应器中的游离亚硝酸的累积量维持在较低的水平，从而能够耐受更高浓度进水氨氮。本发明所实现的投加粉末活性炭强化颗粒污泥的形成，无需事先接种厌氧颗粒污泥或反硝化颗粒污泥，而是采用悬浮态污泥进行自培养，因而工艺的启动运行得到简化。而且本发明的颗粒污泥在较高水流剪切力下形成，较为密实，颗粒完整，从而提高了工艺的适应性和稳定性。

具体实施方式：