[发明专利]一种快速高效短程硝化的启动方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种快速高效短程硝化的启动方法，特别涉及在低氨氮条件下，短程硝化的实现以及亚硝酸盐的积累问题的工艺和方法。

背景技术

当前污水脱氮仍以常规的生物硝化/反硝化为主，虽然相比物理、化学法脱氮具有成本优势，但仍存在效率低、能耗物耗高、剩余污泥量大等缺点。随着对氮转化途径认识的深入，针对传统脱氮工艺存在的固有缺点而发展出了一系列新型脱氮工艺。如厌氧氨氧化工艺、短程硝化反硝化工艺等。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺和短程硝化反硝化工艺作为当前污水脱氮处理的前沿技术，由于具有节省曝气量、节约所需有机碳源、节省能耗、缩短反应时间、大幅降低产生的污泥量等优势，为当前污水脱氮技术提供了一个新的研究方向，特别是对于当前污水处理追求高效低能耗的形势下，越来越受到人们的重视。

短程硝化作为ANANMOX（Anammox Anaerobic Ammoniu Oxidation，厌氧氨氧化）和短程硝化反硝化工艺的前提，是利用氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）氮素转化的差异性，将氨氮氧化控制在NO₂^--N阶段，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节，如何实现高效的亚硝酸盐积累制约着厌氧氨氧化和反硝化工艺的发展。

当前实现短程硝化的主要工艺方法有：Hellinga等人针对高温高氨氮废水提出的SHARON短程硝化工艺，在35℃左右通过将高氨氮废水在一个完全混合式的反应器中处理，控制水力停留时间(HRT)等于污泥停留时间(SRT)，实现短程硝化。SHARON短程硝化工艺主要应用于消化污泥脱水液处理，垃圾渗滤液及养猪废水等高氨氮废水处理。韩晓宇等（以FA与FNA为控制因子的短程硝化启动与维持[J]. 环境科学, 2009,03）采用连续流A/O反应器处理消化污泥脱水液采用FA（游离氨）与FNA（游离亚硝酸盐）联合抑制方式实现稳定的短程硝化，此方法主要针对FA和FNA在高氨氮条件下对短程硝化的影响，具有一定的局限性。闫立龙等（pH 值对猪场养殖废水常温短程硝化特性的影响[J]。农业机械学报，2011，42（10））采用进水5 min、曝气300 min、沉淀40 min、排水10 min、闲置5min，每天运行4个周期的运行模式实现了高氨氮猪场养殖废水的亚硝化，pH值在7. 0～9. 5，亚硝酸盐积累率在75%～80%之间，该研究主要针对高氨氮废水，并且采用传统短程硝化工艺采用单向控制流程，短程硝化率低，而且容易出现亚硝酸盐向硝酸盐的转化。

可见当前针对高氨氮废水的短程硝化研究较为成熟，对于低氨氮的城市生活污水的短程硝化而言，由于其基质浓度低，氨氧化菌培养驯化慢等特点较为成熟的短程硝化成果较少，并且大多数都处在实验研究阶段，且出现亚硝酸盐积累后如何维持其长期稳定存在是短程生物脱氮技术的关键；而传统短程硝化工艺采用单向控制流程，即“进水→搅拌→曝气→沉淀→出水”的运行方式，其中，对于曝气时间的控制一般根据pH的变化进行调节，实操性较难，现有的自控技术难以满足需要；另一方面，AOB极易受到溶解氧（DO）的影响，由于曝气时间较难控制，容易造成亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，不利于短程硝化氨氧化菌的生长，稳定实现亚硝化仍存在一定的困难；特别是短程硝化菌种AOB的增殖驯化依旧存在启动效率低下的问题。

CN102173536B公开了一种用抑制剂在硝化池中实现的高效短程硝化方法，该方法通过设置调节池、硝化池和沉淀池，通过自养型细菌的作用，液体中氨氮的一部分或者全部被氧化成亚硝态氮；从硝化池流出的泥水混合物在沉淀池中进行沉淀，经固液分离之后，出水进入脱氮池，污泥经循环泵进入硝化池；在硝化池之前，设置有一调节池，在调节池中装有氨氮在线测定装置，进水泵及循环泵的流量。该方法的进水氨氮浓度在500～2000mg/L，不适用于进水氨氮浓度低于50mg/L 的低氨氮废水。并且该方法的水力停留时间等参数需要根据进水氨氮浓度进行调控，缺乏系统的运行参数，操作相对较为复杂，不利于实际生产。CN101638267A公开了一种含氨废水短程硝化的快速启动方法，通过采用间歇操作方式，从氨氮初始浓度200~300mg/L逐步提高至400~700mg/L，pH=7.8~8.5，连续操作方式的水力停留时间为14~20h，实现了短程硝化的快速启动；但是，该方法采用氨氮浓度由50mg/L开始逐渐递增至100mg/L的方式，而现实中含氮废水的浓度基本是稳定的，该方法实操性较难，且不适用于低氨氮城市生活污水。