[发明专利]利用低氧微曝和缺氧搅拌恢复城市污水短程‑厌氧氨氧化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用低氧微曝和缺氧搅拌恢复城市污水短程-厌氧氨氧化的方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

随着城市化进程的不断加快和环境保护要求的逐渐提高,城市污水处理厂数量越来越多,污水处理总量也越来越多。传统的城市污水脱氮工艺主要为是硝化－反硝化脱氮，该工艺在好氧曝气环节消耗了大量的能量，属于高能耗的污水处理工艺，污水处理费用较高。由于城市污水一般碳氮比较低，难以满足反硝化过程碳源需求，需投加甲醇等外碳源提高系统总氮(TN)去除率，而外碳源的投加则进一步提高了脱氮系统的运行费用。这样不但增加了额外设施和处理成本，还会造成出水的COD升高，难以保证低碳源废水脱氮效率。因此，如何降低成本和提高总氮去除率成为处理低碳源污水所面临的主要问题。

近年来，厌氧氨氧化细菌的发现给污水处理工艺的发展带来了新的契机，使低能耗、可持续的污水处理技术成为可能，在实践应用方面也取得了相当的进展。半短程硝化－厌氧氨氧化城市污水一体化自养脱氮技术集亚硝酸化与厌氧氨氧化与一体，即氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化(Anammox)菌在同一反应器中协同作用而完成脱氮。由于AOB和Anammox菌都是自养菌，且该工艺只需将约50％的氨氮氧化成亚硝酸盐，与传统的硝化－反硝化工艺相比，半短程硝化－厌氧氨氧化城市污水一体化自养脱氮技术具有节省50％的氧耗和100％的外加碳源，且污泥产量少的优点。另外，由于厌氧氨氧化反应无需有机物，可使污水中有机物尽可能多的用于厌氧发酵产甲烷，从而大大提高了城市污水的能量回收率。

实现城市污水一体化自养脱氮的关键在于抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长。目前，改工艺遇到的瓶颈问题是在低氨氮条件下长期运行过程中，会因系统中NOB适应新环境而逐渐增殖富集，导致亚硝化的破坏。这将导致Anammox菌难以竞争到足够的基质，出水硝氮增高，从而使整个自养脱氮系统崩溃。因此，在该系统出现NOB增多出水硝氮增高的情况下找到一种有效的恢复方法具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的是针对城市污水短程-厌氧氨氧化一体化自养脱氮反应器出现的出水硝态氮增高，NOB逐渐富集的问题，提出了利用低氧微曝和缺氧搅拌抑制亚硝氧化菌的城市污水自养脱氮恢复方法。针对稳定性遭到破坏的城市污水连续曝气一体化自养脱氮反应器，利用NOB在经一定时长的缺氧搅拌后活性恢复滞后于AOB，AOB比亚硝酸氧化菌(NOB)对氧的亲和力更高的现象，采用低氧微曝和缺氧搅拌以抑制NOB的增长。在反应过程中，以低氧微曝时间7min，停曝21min的循环间歇曝气方式运行，直到周期结束，其中停曝时为缺氧搅拌，低氧微曝溶解氧为0.4-0.7mg/L。在运行过程中，计算每周期总氮去除量TN_rem和硝酸盐增长量NO^-₃-N_pro，以TN_rem/NO^-₃-N_pro大于4.0或为负值，并稳定维持一周以上，即成功实现城市污水一体化自养脱氮反应器的恢复。

进一步，缺氧搅拌的搅拌速度为40r/min，以达到既保证污泥混合均匀，又不至影响反应器中污泥聚集形态的目的。

进一步，缺氧搅拌溶解氧浓度小于0.05mg/L。

本发明所提供的利用低氧微曝和缺氧搅拌恢复城市污水短程-厌氧氨氧化的方法，通过循环间歇曝气(曝气7分钟，停曝21分钟)运行方式，使NOB在反应器运行过程中活性受到抑制，控制NOB的增长，并随排泥淘洗出系统内，在序批式生物反应器(SBR)中实现了城市污水一体化自养脱氮反应器的稳定性恢复。

本发明专利具有以下优势：

1)本发明操作简单，对水质没有特殊要求，不需要额外添加药品，具有较广泛的工程意义。

2)城市污水一体化反应器稳定运行的必要条件之一是富集厌氧氨氧化菌，间歇曝气运行中有较长的缺氧时间，且前期好氧时间为厌氧氨氧化菌提供了亚硝酸盐基质，为厌氧氨氧化菌提高了适宜的生长环境，利于其生长富集。

3)在间歇曝气运行的缺氧时间段中，会发生部分反硝化作用，降低了出水中硝态氮的含量，是出水效果更好。

综上所述，本发明具有操作简单，运行稳定，出水效果好的优点。

附图说明

图1是本发明所用实验装置示意图，但本发明不局限于此反应装置

图2是是本发明所用实验装置改为间歇曝气运行后每周期运行方式示意图