[发明专利]一种常温低氨氮CSTR部分亚硝化出水氮素比例调控方法

说明书

技术领域

本发明属于城市污水处理与资源化领域。具体涉及到常温条件下连续流完全混合式（CSTR）反应器处理低氨氮废水的部分亚硝化工艺稳定运行及控制适宜出水比例的方法，使CSTR在较高亚硝化率的条件下获得亚硝酸盐氮/氨氮为1~1.32:1的出水，以满足厌氧氨氧化工艺的进水需求。

背景技术

控制污废水中氮素污染的问题是目前水污染控制领域的重要课题之一，且研究新型的节能降耗废水脱氮技术已成为水污染控制领域的热点问题。

传统的硝化——反硝化工艺是一项较成熟且应用最为广泛的废水生物脱氮技术，但其存在的问题也日益凸显：硝化反应需要的时间长且消耗的溶解氧量多；反硝化过程需外加碳源，抗冲击负荷能力弱，需进行酸碱中和等。部分亚硝化——厌氧氨氧化（Anammox）工艺与传统生物脱氮工艺相比仅将50%~60%的NH₄⁺-N氧化至亚硝酸盐氮（NO₂^--N），防止硝酸盐氮（NO₃^--N）的产生，在Anammox反应器中，于厌氧条件下无需外加碳源，直接将比例为1~1.32:1的NO₂^--N和NH₄⁺-N转化为N₂释放到大气中，实现氮素的去除。其具有耗氧量少，无需外加碳源，污泥产量低等优点而受到越来越多的研究者的青睐和关注。

部分亚硝化工艺是实现Anammox自养脱氮的关键所在，需为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐氮/氨氮1-1.32:1的进水。但由于氨氧化菌（AOB）的自身特点，常温、低NH₄⁺-N废水与AOB的理想生长环境有较大差距，故该环境条件下的亚硝酸盐氮积累效果较难稳定维持。近年来亚硝化工艺的研究主要采用间歇式活性污泥法，而对于完全混合式连续流（CSTR）工艺的研究较少。由于CSTR反应器内不存在浓度梯度且反应器内无特定指示参数等特点，故如何维持系统的亚硝化效果及控制恒定的出水比例这一问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种常温条件下CSTR部分亚硝化工艺稳定、高效运行的方法，基于溶解氧（DO）或DO和水力停留时间（HRT）双重控制的原理而保证CSTR在较高的亚硝化率的条件下获得亚硝酸盐氮/氨氮为1~1.32:1的出水。

本发明所提供的运行方法，是在常温条件下，以人工配置的低氨氮浓度废水为研究对象，主要通过DO或HRT和DO的同步控制来实现CSTR部分亚硝化反应器的高效、稳定运行。

具体步骤如下：

步骤一：CSTR反应器搭建

按照进水至出水的顺序依次设置水箱、曝气池和沉淀池。污水通过进水泵从水箱泵入曝气池，曝气池出水口经管道连通至沉淀池中心管，通过污泥回流泵将沉淀池内的污泥抽回至曝气池。

曝气量通过转子流量计控制，完全混合式反应池内设置DO、pH和温度探头，对反应池内的参数进行监测。设置进水及回流流量计，便于HRT的调控。

步骤二：CSTR反应器启动

CSTR启动采用四阶段方式启动。接种城市污水处理厂曝气池硝化污泥，控制污泥浓度在3000-4000mg/L，温度在17-25℃。

第一阶段，硝化性能强化阶段，采用SBR方式运行，控制进水氨氮浓度100-120mg/L，pH为7.70-8.00，DO为2.0-3.0mg/L，进行周期实验，即每30min取水样一次，测定氨氮、亚硝酸盐及硝酸盐浓度。在氨氮剩余少于进水氨氮的10%前，停止曝气，确定反应时间，控制沉淀时间在0.5-1h，排水，并以此确定SBR周期。计算一个周期内的氨氮氧化负荷，当氨氮氧化负荷（ALR）达到0.20kgN/kgMLSS/d以上时，认为污泥硝化活性较高，本阶段结束进入下一阶段。

第二阶段，SBR高氨氮亚硝化启动阶段，采用SBR方式运行，控制进水氨氮浓度180.0~250.0mg/L，pH为7.70~8.00，DO为0.50~0.90mg/L，以高游离氨（FA）抑制NOB的生长。通过周期实验确定SBR周期，在氨氮剩余少于进水氨氮的10%前停止曝气，防止因延时曝气将已积累的亚硝酸盐被进一步氧化以利于NOB增殖。控制沉淀时间在0.5-1h。当反应器亚硝化率（生成的亚硝酸盐氮/生成的亚硝酸盐氮、硝酸盐氮之和）连续7个周期达到90%以上，认为亚硝化反应器启动成功，进入下一阶段。