[发明专利]一种实现CANON工艺高效稳定运行的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于城市污水处理与再生领域，具体涉及CANON工艺高效稳定运行的控制方法。

背景技术

全程自养脱氮工艺（CANON）是一种新型生物脱氮工艺，可在单一反应器内完成脱氮，脱氮过程无需消耗有机碳源，与传统硝化-反硝化工艺相比可节省63%的曝气，是目前最经济有效的脱氮途径之一。在CANON工艺中，好氧氨氧化菌（AOB）首先将一部分氨氮氧化为亚氮，之后厌氧氨氧化菌（anammox）将亚氮和剩余的氨氮转化为氮气排放。因此，CANON工艺的高效稳定运行基于这两种微生物的协同作用，同时要保证对硝化菌(NOB)的抑制。然而，AOB和anammox分别为好氧微生物和厌氧微生物，它们对DO的需求存在矛盾。若反应器内曝气量太小，则AOB活性易受到抑制，导致氨氮氧化不完全，从而影响脱氮效率，反之，如果曝气量过大，则一方面会抑制anammox的活性，导致反应器内亚氮积累，另一方面则会诱导NOB的活性，导致全程硝化反应的发生。因此，如何避免反应器内亚氮及硝氮的积累，同时维持较高的脱氮效率，是该工艺进一步发展亟待解决的问题。

影响CANON反应器稳定运行的主要因素是氨氮浓度和溶解氧含量（DO），对于高温高氨氮废水来说，一般可以通过较高的游离氨浓度来实现对NOB的抑制，而对于低氨氮废水来说，无法实现较高的游离氨，同时较低的DO也会进一步限制脱氮效率。因此，如何在稳定运行和较高脱氮效率之间取得平衡，即保证不同进水氨氮浓度下的CANON反应器内既无亚氮积累，也无全程硝化反应发生，同时达到较高的总氮去除效率，对该工艺的发展有重要意义，目前尚无该方面报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现CANON工艺高效稳定运行的控制方法。

本发明的实现CANON工艺高效稳定运行的控制方法具体步骤如下：

接种CANON污泥于自养脱氮MBR反应器内，接种后CANON污泥浓度为3.0～4.0g/L，将温度为20～28℃、pH为7.0～8.0、氨氮浓度为40～400mg/L的待处理污水通入自养脱氮MBR反应器中，通过调节曝气量、进水流量和/或水力停留时间来控制曝气量与进水氨氮负荷的比值（O₂/ALR）为0.25～0.30(L/min)/(kg/m³/d)，实现CANON工艺高效稳定运行。

其中CANON污泥为已经启动成功的CANON反应器的污泥，CANON污泥中的菌主要包含好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌；

进水氨氮负荷即为待处理的污水氨氮负荷，其定义为单位时间内进入单位体积的反应器内的氨氮的量。

自养脱氮MBR反应器示意图如图1所示，该自养脱氮MBR反应器系统由水箱、蠕动泵、曝气池、真空泵、气泵、气体流量计、搅拌器、在线溶解氧测定仪、在线pH监测仪器组成，曝气池的外壁设置水浴套，膜组件设置在曝气池内、曝气池的底部设置有曝气环，在曝气池的侧壁下部设置有排泥口；水箱通过蠕动泵与曝气池连通，真空泵与膜组件连通，气泵与曝气环连接，在气泵与曝气环之间的管路上设置气体流量计，搅拌器的搅拌桨、在线溶解氧测定仪的探测头、在线pH监测仪器的探测头设置在曝气池内。

本发明的自养脱氮MBR反应器系统的运行方式为完全混合式，属于连续流活性污泥法系统。

高效稳定运行的CANON反应器应具有以下特征：氨氮氧化率较高，反应器内无亚氮积累，无多余硝氮生成，△硝氮/△氨氮为0.11～0.13之间，同时具有较高的脱氮效率。然而在CANON反应器中，曝气量太大易导致anammox活性被抑制或者NOB活性的恢复，过低则易导致AOB活性被抑制。本发明提出以曝气量与进水氨氮负荷的比值（O₂/ALR）作为单一控制参数，解决了这一固有矛盾，兼顾了AOB和anammox的活性，同时可以有效抑制NOB，可以实现不同进水氨氮浓度下CANON工艺的高效稳定运行。本发明自养脱氮MBR反应器系统运行过程中无亚氮积累，氨氮去除率90%以上，总氮去除率80%以上，△硝氮/△氨氮为0.11～0.13，其中△硝氮/△氨氮=（出水硝氮－进水硝氮）/（进水氨氮－出水氨氮），并保持稳定运行一个月以上，氨氧化菌及厌氧氨氧化菌的活性均没有受到抑制，硝化菌的活性没有恢复，因此O₂/ALR为0.25～0.30(L/min)/(kg/m³/d)可以作为CANON工艺高效稳定运行的有效控制参数，实现了CANON工艺在不同氨氮浓度下的长期高效稳定运行。