[发明专利]低温条件下实现持久稳定亚硝酸盐氮积累的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程废水处理领域，具体涉及一种低温条件（6～10℃）下实现持久稳定亚硝酸盐氮积累的方法及装置，为后期短程反硝化打下基础，适用于焦化、石化、化肥工业及垃圾渗滤液等低C/N比（＜3）废水的处理。

背景技术

传统的生物脱氮方法是通过微生物的硝化和反硝化作用来脱除水体中的氮素。传统硝化作用是指在好氧条件下亚硝酸细菌将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N，再由硝酸细菌将NO₂^--N氧化为NO₃^--N；反硝化作用主要以NO₃^--N为电子受体并将其还原为N₂从而达到去除水体中氮素的目的。而短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理就是将硝化过程控制在NO₂^--N阶段，阻止NO₂^--N的进一步硝化，然后直接进行NO₂^--N的反硝化。由于短程硝化反硝化生物脱氮中硝化阶段不需要经过由NO₂^--N氧化到NO₃^--N的步骤，与传统的生物脱氮相比，亚硝酸型生物脱氮具有以下的优点：（1）硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗；（2）反硝化阶段可减少40％左右的有机碳源，可降低运行费用；（3）反应时间缩短，反应器体积可减小30％～40％；（4）具有较高的反硝化速率，NO₂^--N的反硝化速率通常比NO₃^--N的高出63％左右；（5）污泥产量降低，硝化过程可少产污泥33％～35％，反硝化过程中可少产泥55％左右；（6）减少了投碱量。

目前有关短程硝化反硝化生物脱氮的研究主要集中于中高浓度含氮废水（NH₄⁺-N浓度约为几百个mg/L）的处理，并且硝化过程中亚硝酸盐积累及其形成条件的控制研究是该领域的热点。在国外已进入应用阶段，如荷兰Delft技术大学开发的SHARON工艺、ANAMMOX工艺和比利时Gent微生物生态实验室开发的OLAND工艺。

SHARON工艺是在高温条件下(30～40℃)，氨氧化菌的生长速率高于亚硝酸氧化菌，此时通过控制较短的污泥龄，将世代时间较长的亚硝酸氧化菌（抑制了从NO₂^--N转化为NO₃^--N）“洗出”而维持了较高而稳定的NO₂^--N积累；ANAMMOX工艺是厌氧氨氧化微生物在厌氧条件下以NH₄⁺-N,作为电子供体、NO₂^--N为电子受体的进行氧化还原反应（NH₄⁺－N+NO₂^--N→N₂+H₂O）；OLAND工艺是在低溶解氧(<1.0 mg/L)情况下亚硝酸盐向硝酸盐的转化受到限制而造成亚硝酸盐氮的积累。

目前，制约亚硝酸型生物脱氮推广应用的瓶颈在于亚硝酸盐氮难以持久稳定的积累。现已成功实现亚硝酸盐氮积累的方法主要是活性污泥法（A/O、A²/O、SBR等），该方法难以摆脱高温或低DO等条件。在实际工程应用中，要实现污泥消化液相当的温度(30～40℃)困难较大，需要较高的能耗，并且在低溶解氧时，不仅对有机物和NH₄⁺-N去除效率低，而且易发生污泥膨胀。

发明内容