[发明专利]一种低温条件下实现短程深度脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氮废水生物处理工艺的实现方法，尤其是能够在低温条件下实现短程深度脱氮工艺的方法，适用于寒冷地区的含氮工业废水处理和城镇污水深度处理。

背景技术

随着工农业的飞速发展，我国加快了对水环境治理的步伐，污水处理率有了较大提高，然而缓流水体富营养问题不仅没有解决，而且有日益严重的趋势。水体中的限制性营养物质--氮、磷，是造成水体富营养化的主要原因。生物硝化反硝化是目前普遍采用的污水脱氮方法。传统硝化作用分两步进行。首先，氨氧化菌(AOB)将氨氮转化为亚硝酸盐；而后，由亚硝酸氧化菌(NOB)将亚硝酸盐转化为硝酸盐。反硝化作用是在缺氧及存在有机碳源的条件下，由反硝化菌将亚硝酸盐及硝酸盐还原为氮气。但当处理低C/N比废水(如某些以居民生活污水为主的城市污水)时，由于碳源不足或水温波动等原因，脱氮效率较低。

温度是活性污泥生长的重要生态因子，在一定温度范围内，活性污泥微生物的活性与温度成正比关系。大部分微生物随着温度的降低活性减弱，对于污水生物脱氮系统，最佳温度在25-35℃范围内，在10-25℃范围内可以进行反应，但速率较慢，低于5℃脱氮反应难于进行。城市污水处理系统的温度一般在15-26℃左右，即使在寒冷的北方地区一般也不会低于8℃。但是较低的温度却对实现短程生物脱氮极为不利。短程生物脱氮技术是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，而后直接进行反硝化，不但节省了NO₂^--N进一步曝气氧化所需的能源，而且也节省了反硝化NO₃^--N过程所需的碳源。实现短程硝化反硝化对于提高脱氮效率、节省能源和碳源具有重要的意义。目前国际上普遍认为实现短程生物脱氮的最佳温度在30-33℃，最低的实现温度也不应低于18℃。对于城市污水处理系统，尤其是北方地区的城市污水厂如何实现中低温(11-25℃)短程深度脱氮具有重要的意义。

SBR工艺是间歇式活性污泥法污水处理工艺的简称，它的处理装置只有一个SBR反应池，进水、反应、沉淀、排水等步骤均在此反应池中进行，是一种常规的活性污泥法污水处理工艺。SBR工艺具有运行方式灵活、可控性好等优点，因此是研究短程深度脱氮实现方法及稳定性问题的最佳工艺。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种低温条件下实现短程深度脱氮的方法。

本发明所提供的方法分为三个阶段，在温度为25℃的条件下，通过采用实时控制的方法实现短程深度脱氮，同时通过排泥逐步淘汰亚硝酸氧化细菌，优化反应系统内的微生物种群结构，然后缓慢降温，最终实现低温条件下的短程深度脱氮，具体步骤如下(如图1所示)：

1)短程深度脱氮启动阶段：

I进水根据进水量确定进水时间，并通过控制器对计时器进行设定，启动进水泵将待处理的废水注入SBR反应器，当达到预先设定的时间后，关闭进水泵和进水阀门，进入第II道工序；

II曝气打开进气阀门，启动鼓风机，对反应系统进行曝气，系统同时开始计时，当曝气时间大于30min后，开始通过pH传感器采集pH值信号，采集的pH值电流信号经变送器输入模拟数字转换器A/D，转换成数字信号，将数字信号输入过程实时控制器，经过滤波和求导计算，当满足pH值一阶导数由负变正并保持10min时，或当曝气时间超过480min，仍没有出现变化点时表征硝化过程结束，将输出信号经数字模拟转换器D/A转换成电流信号，传达至控制执行机构，执行机构关闭鼓风机及进气阀，停止曝气；

氨氧化反应是一个产酸的反应，在反应过程中pH值会一直下降，当反应结束时产酸停止，由于CO₂被大量吹脱，pH值会由下降变为上升，根据以上特征点，停止曝气，由于亚硝酸氧化菌必须在氨氧化细菌产生亚硝酸盐后方可生长，因此，如果在氨氮刚好氧化完成时或之前停止曝气，亚硝酸盐将有所累积，应用实时控制策略，既可以保证氨氮被完全氧化，又防止了亚硝酸盐的进一步氧化。