[发明专利]一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明属于城市污水处理与再生领域。具体涉及一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法。

背景技术

科学技术的发展为人类的生活提供了诸多方便，但是也使得人类社会和自然环境面临严峻的考验。以中国为例，2012年中国环境状况公报中明确指出：2011年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍突出。其中长江支流、黄河、珠江水系氨氮污染仍是主要污染。目前，针对水中氨氮的去除，主要采用物化法和生物法。物化法相对于生物法存在成本高、操作复杂且易造成二次污染等缺点。所以生物法处理氨氮废水是目前的主流工艺。

在诸多生物法处理氨氮废水工艺中，全程自养脱氮CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺以其独特的脱氮方式成为目前研究的热点。CANON工艺由亚硝化反应和厌氧氨氧化反应组合而成，进行亚硝化反应的亚硝化菌（AOB）将水中的氨氮氧化成亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌（Anammox）则利用氧化的亚硝酸盐氮为电子供体，氨氮为电子受体进行反应生成少量的硝酸盐氮和N₂，从而达到去除氨氮的目的。

CANON工艺反应如下：

NH₃+0.85O₂→0.11NO₃^-+0.44N₂+0.14H⁺+1.43H₂O

CANON在氨氮去除方面有诸多优点。首先无需外加有机碳源，节约大量的曝气以及无机碳源，能降低投入资金；产物为少量污泥和N₂，不会造成二次污染。理论上总氮去除率可以达到85%以上，是高效节能脱氮工艺的理想选择。

可以发现，成功运行CANON工艺的关键是使氨氮被氧化停留在亚硝酸盐氮阶段而不变为硝酸盐氮。但在CANON工艺系统中，亚硝酸盐氧化菌（NOB）容易过量繁殖，使得氨氮被直接氧化成硝酸盐氮，使得总氮去除率急剧下降，脱氮效果变差，长时间得不到恢复会使系统转变为全程硝化，使得自养脱氮系统崩溃。

因此，在全程自养脱氮系统崩溃前寻找一种快速有效的恢复方法，对于CANON工艺工程化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种诱导恢复SBR全程自养脱氮的方法。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是这样实现的：

将长期稳定运行遭到破坏的全程自养脱氮污泥置于SBR反应器中；恢复阶段每个周期向反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥，控制曝气使溶解氧维持在0.2-0.5mg·L^-1，控制曝气时间使氨氧化率维持在95%以上；维持此条件运行，计算出水总氮去除率即进出水总氮质量差值与进水总氮质量的比值；待总氮去除率达到80%以上，一直稳定运行15个周期以上，即成功实现全程自养脱氮的恢复。

本发明所提供的全程自养脱氮工艺快速有效的恢复方法，是利用在恢复阶段每个周期投加氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥来强化诱导系统中的全程自养脱氮性能，并通过0.2-0.5mg·L^-1这个溶解氧范围以及95%以上氨氧化率来加快AOB和Anammox菌增值并加强对NOB菌的抑制，最终实现了全程自养脱氮的快速有效的恢复。具体步骤如下：

原理说明如下：

步骤1：反应器的搭建：反应器采用SBR反应器，反应器装有曝气装置，可以通过调节曝气量来控制反应器废水中的溶解氧浓度。反应器设置简单的自动控制装置，实现自动进水、反应、沉淀、排水流程。

步骤2：改变运行条件：将经过长期运行遭到破坏的全程自养脱氮污泥接到SBR反应器中，控制曝气量使溶解氧维持0.2-0.5mg·L^-1，连续曝气运行4小时，此步骤旨在让接种污泥适应新环境。适应结束后，向反应器中投加与反应器污泥浓度相同，体积为反应器有效容积的0.5%-1%且氨氮去除完毕时总氮去除率为85%以上的全程自养脱氮污泥。控制曝气量使溶解氧维持0.2-0.5mg·L^-1，每隔30min取样一次，连续取样测定氨氮浓度直到氨氮全部消耗完毕，以此确定曝气时间与氨氮消耗关系。