[发明专利]一种常温低氨氮污水全程自养脱氮工艺的快速启动方法

说明书

技术领域

本发明属于城市生活污水处理与再生领域。具体涉及专用于常温、低氨氮水平下的生物膜法全程自养脱氮(CANON)工艺的快速启动方法。

背景技术

随着经济水平的增长，人类活动的加剧，水体污染越来越严重，其中氮素污染是一项主要的危害，对自然环境及人类的健康影响极大。目前，针对于氮素的去除，城市污水处理厂多采用基于传统硝化反硝化原理的脱氮工艺，如A²/O、氧化沟等。这些工艺虽然对于氮素有一定的去除效果，但是在过程中需要外加有机碳源，消耗大量的碱度和能源，且基建投资及运营成本较高。

因此，近几年来，研究者不断地寻找新型的脱氮工艺，以期克服传统脱氮工艺的缺点，达到高效节能的目的。基于厌氧氨氧化原理的CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺早在上世纪90年代由Siegrist等人在高氨氮负荷且氧浓度有限的废水处理系统中发现。之后，Third提出了CANON工艺中起主导作用的两种菌，分别是好氧氨氧化菌(AOB)与厌氧氨氧化菌(Anammox)。二者在同一个反应器中，AOB位于填料或污泥絮体的外层，在好氧的条件下，以NH₄⁺-N为电子供体，O₂为电子受体，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，Anammox菌则位于填料或污泥絮体的内层，在厌氧的情况下利用NO₂^-将剩余的NH₄⁺-N转化为N₂。CANON等基于ANAMMOX原理的工艺，由于全程自养，因此无需外加有机碳源，可节约大量的曝气以及无机碳源，是高效节能脱氮工艺的理想选择。然而目前，CANON工艺仍处于试验研究阶段，起初构建该工艺时多采用高温高氨氮的人工配水或者消化污泥脱水液、垃圾渗滤液等工业废水进行。众多研究者的研究结论表明，CANON反应器内稳定的厌氧氨氧化反应是工艺启动成功乃至稳定运行的重要保证，然而厌氧氨氧化菌较长的生长周期，和较低的生长速率(μ＝0.0027h^-1，倍增时间为10.6d)限制了其在实际工程中的应用和发展。

因此，针对城市生活污水温度低、氨氮浓度低的特点，如何在常温低氨氮的条件下，通过控制反应器启动过程中的运行条件，从而快速富集厌氧氨氧化菌是缩短CANON启动时间的关键点。对于CANON工艺的进一步应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在常温低氨氮浓度水质条件下，缩短厌氧氨氧化菌的富集时间，快速启动CANON工艺的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所提供的一种快速启动CANON工艺的方法，是在常温条件下，以模拟实际生活污水低氨氮浓度的配水为进水，以上向流的生物滤池为试验装置如图1所示，内部装填火山岩活性生物陶粒滤料，采用上向流的进水方式，底部设有曝气装置，由转子流量计控制。试验中主要通过调节试验装置的水力停留时间和曝气量，来实现CANON工艺的启动。

1)首先接种污泥于反应器内：反应器所接种的污泥为市政污水处理厂A²/O池内的回流污泥，接种污泥浓度为4--5g/L；

2)在连续曝气的条件下，反应器好氧硝化启动的具体方法为：采用人工模拟配水，控制进水氨氮质量浓度为80--120mg/L，亚硝酸盐氮质量浓度为0--10mg/L，磷酸盐质量浓度为5--10mg/L，碱度质量浓度(以CaO计)为450--700mg/L，温度为15-23℃，曝气量为3-10m³/(m³·h)，pH为7.5-8.5，水力停留时间为8-15h，当出水中的NO₃^--N占TN比例大于50％时，好氧硝化阶段启动成功，以亚硝化菌和硝化菌为主导的微生物系统成功构建。