[发明专利]一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置及方法

说明书

本发明公开了一种一段式部分亚硝化‑厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置及方法，该装置包括曝气系统、进水系统、反应器、指标监测系统、控温系统，接种污泥置于反应器中后，连续流向所述反应器中通入原水并连续曝气，使反应器内保持微氧环境，并使所述反应器内污泥与进水完全混合，直至成熟微颗粒污泥形成。本发明的有益效果是：该装置简单，系统脱氮性能稳定、有效；利用控制反应单元内混合液的DO浓度、并不断提高气体剪切力和氨氮负荷的方法，培养出一种可以实现同步部分亚硝化、厌氧氨氧化的微颗粒污泥，微颗粒污泥沉淀性能良好。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥的培养装置及方法，适用于含氨氮污水的处理。

背景技术

由于厌氧氨氧化(Anammox，Anaerobic ammonium oxidation)具有无需有机碳源、产泥量少等优势，基于Anammox的技术和工艺在废水生物脱氮领域得到广泛关注。该技术常与传统脱氮技术耦合使用，使脱氮效率大大提高。其中，部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺(PNA，Partial nitritation/anammox)是处理城市污水的主要方式。该过程主要分为两个步骤。首先，氨氧化菌(AOB，Ammonium oxidation bacteria)在好氧或微氧状态下将氨氮部分氧化为亚硝酸盐氮，之后，厌氧氨氧化菌(AnAOB，Anaerobic ammonium oxidation bacteria)利用亚硝酸盐氮作电子受体，氧化剩余氨氮，生成氮气。由于一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化(SPNA，single-stage PNA)工艺流程短，运行费用少，占地面积小，因此更具有优势，该工艺成为目前国内外本领域的研究热点；而SPNA微颗粒污泥系统，除了具有不需碳源、能量消耗少的优势以外，还具有污泥沉性能好、微生物量高等特点。在SPNA微颗粒污泥内，AOB和AnAOB分工协作，共同实现对含氨氮废水的自养去除。首先微颗粒上AOB将水中氨氮氧化为亚硝酸盐氮，然后微颗粒上的AnAOB将氨氮和亚硝酸盐氮转化为气态氮，从而实现污水的自养生物脱氮过程。在一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥系统内，AOB和AnAOB通过絮凝作用共生在微颗粒上，AOB的产物亚硝酸盐氮可以快速被AnAOB利用，因此反应迅速，更为关键的是，这种微颗粒具有良好的沉降性能，使得泥水分离简便易行，大大减少了反应器的占地面积。

目前，SPNA工艺可通过悬浮污泥法、颗粒污泥法及生物膜法来实现，其中，生物膜法的应用最为广泛。而SPNA微颗粒方面的工艺十分少见。从目前公开的文献来看，SPNA颗粒污泥的培养较为困难，因此研发有效培养SPNA微颗粒污泥的方法和装置十分必要。

颗粒污泥是微生物通过凝聚作用形成的颗粒状聚集体，系统的运行条件(例如进水负荷的变化等)会影响污泥颗粒的形成。颗粒污泥的形成需要在苛刻的条件下才能形成，如：反应器需要特定的有机负荷、水力剪切力、营养成分、水力停留时间运营模式、或者需要提供载体、防止毒性物质干扰等等因素。水力剪切力过小无法促进颗粒形成，过大又会破坏颗粒结构；提供的营养成分主要是氨氮，氨氮过低SPNA微颗粒污泥的培养效果不好，过高又会使系统内游离氨增加，对反应器内微生物产生抑制，严重时甚至会破坏整个反应系统。这些条件也是目前研究的重点。当前针对颗粒污泥形成的机理研究较多，也有针对于颗粒污泥形成方法的研究，但是，没有针对具有一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化功能的微颗粒污泥的培养装置和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在连续流条件下培养同时具有部分亚硝化及厌氧氨氧化功能的微颗粒污泥的装置及方法。在本装置中通过控制连续流反应器内的供气量，一方面来维持适宜的DO浓度，另一方面可以维持合适的水力剪切力促进微颗粒污泥的形成，最终在同一个连续流反应器内实现部分亚硝化、厌氧氨氧化的长期稳定进行，最终实现高效稳定脱氮。