[发明专利]SBR半短程硝化过程控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氮废水的SBR半短程硝化过程控制方法，属于污水生物处理技术领域，适用于城市生活污水等低氨氮废水的半短程硝化处理。

背景技术

由水体中氮、磷含量超标引起的富营养化问题，是当今世界各国面临的最主要的水体污染问题。现阶段污水中氮元素的去除主要通过生物硝化与反硝化过程的联合作用，然而为了进一步实现脱氮过程的高效节能可持续发展，人们开发了多项新型生物脱氮技术如短程硝化及厌氧氨氧化。与传统脱氮工艺相比，短程硝化技术节约了25%的耗氧量及40%的反硝化碳源。另一方面，短程硝化工艺可与厌氧氨氧化工艺串联，通过自养脱氮过程实现系统中氮元素的去除。由于厌氧氨氧化技术具有供氧量低、运行费用低、无需外加碳源、耗氧量少等诸多优点，是一种高效、经济的脱氮途径，近年来，人们广泛的将其应用于污水深度脱氮处理工艺中，特别是低碳比高氮废水如垃圾渗滤液、污泥消化液及医药废水。

厌氧氨氧化反应(ANAMMOX)是厌氧氨氧化细菌在厌氧条件下，以亚硝作为电子受体将氨氮氧化为氮气的生物过程。为实现厌氧氨氧化过程的高效稳定运行，需保证厌氧氨氧化微生物的底物基质中亚硝与氨氮的比例维持在0.9~1.5之间。由于厌氧氨氧化细菌无法实现对进水中硝态氮的去除，前段的半短程硝化反应器需维持较高亚硝积累率。高亚硝积累率的维持，需要在适宜的条件下实现AOB的积累及NOB的抑制与淘洗，主要技术手段包括，低溶解氧，高温，实时控制技术，游离氨抑制等。然而，城市污水的半短程硝化难以实现，与传统实时控制技术不同，半短程硝化是在硝化反应未完全结束前停止曝气，其好氧过程终点无法通过pH曲线的“氨谷”或DO曲线的突越点来指示。在高氨氮废水如污泥消化液的处理中，由于进水中碱度不足，可通过调节进水中碱度与氨氮的浓度比例实现半段程硝化，而生活污水中碱度充足，可实现全部硝化，无法通过该方法实现半短程硝化。

发明内容

本发明的目的是通过实时控制策略合理控制半短程硝化系统好氧硝化时间，使SBR反应器排放废水符合自养脱氮系统进水需求，即SBR反应器出水中亚硝与氨氮浓度的比值处于0.9~1.5之间。在此基础上，开发出一种SBR半短程硝化过程控制装置，解决生活污水生物处理无法控制半短程硝化出水亚硝与氨氮浓度比例的问题，为自养脱氮系统在城市污水这类低氨氮废水中稳定运行提供必要的保障。

本发明的技术原理

SBR半短程硝化工艺过程控制原理，其特征在于：在系统DO浓度恒定的条件下，通过好氧过程pH曲线的峰值、初始和反应n min SBR系统内氨氮浓度计算好氧过程所需曝气时间，指示系统好氧反应曝气时间，实现处理污水的半短程硝化，具体原理如下：

（1）当原水进入SBR反应器后，启动搅拌装置，通过反硝化作用降低部分原水碳源，厌氧搅拌结束后，启动鼓风机进行曝气。系统在好氧过程中，先进行有机物的降解后进行硝化作用。在有机物去除阶段，异养菌迅速增殖，对有机物进行分解代谢、合成代谢及内源代谢反应，三种代谢的末端产物均伴随着CO₂的产生，由于不断的曝气作用，将代谢产物CO₂吹脱，引起了除碳有机物阶段pH值的上升。而在SBR进入有机物难降解阶段后，短程硝化细菌活性不断提高，硝化反应碱度的消耗，导致了废水pH值不断降低。pH曲线峰值指示了好氧硝化过程的起点，如附图1所示。

（2）在半短程硝化过程中，氨氮的降解与亚硝态氮的积累符合零级反应方程式，氨氮浓度降解曲线与亚硝积累曲线均为一条直线(R²>0.99)，见附图2所示。根据Lawrence McCarry方程（公式2），硝化过程微生物的反应速率与底物浓度，溶解氧浓度，硝化细菌的半饱和常数Ks与Ko直接相关。半短程硝化系统中，主要硝化菌群为AOB，其Ks与Ko值远小于实际半短程硝化SBR反应器中氨氮与溶解氧的浓度，因此Ks与S的和近似等于S，Ko与DO的和近似等于DO，即系统的硝化速率按最大硝化反应速率进行。