[发明专利]一种溶解氧智能控制缺养菌培养驯化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理过程中菌种培养驯化技术，具体涉及一种溶解 氧智能控制缺养菌培养驯化装置及方法。

背景技术

厌氧氨氧化(Anammox)工艺是在厌氧氨氧化菌的作用下以氨 (NH₄⁺)为电子供体、亚硝酸盐(NO₂^-)为电子受体生成N₂的生物反 应，由于厌氧氨氧化过程能同时去除氨和亚硝酸盐，且无需外加有机 碳源，与传统的硝化反硝化工艺相比，在对高氨氮、低碳氮比的废水 处理中显现出耗氧能耗小、剩余污泥少以及无需外加有机物作为电子 供体等明显优点。因此逐渐成为水处理学者研究的热点以及水处理行 业污水概念厂计划关注的焦点。

SHARON(SingleReactorSystemforHighAmmoniaRemovalover Nitrite，短程硝化反硝化)工艺是利用硝酸菌与亚硝酸菌的比增值速率 不同，即：在较高的温度下(30～36℃)，硝酸菌的增值速率明显小于亚 硝酸菌，硝酸菌的世代时间长于亚硝酸菌。通过控制温度，并使污泥 龄介于硝酸菌和亚硝酸菌的世代时间之间，从而使亚硝酸菌具有较高 的浓度而硝酸菌被自然淘汰，维持稳定的亚硝酸积累。

CANON(completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite，全程 自养脱氮)工艺是一个基于亚硝酸盐的全自养脱氮过程，它通过氨氧化 菌(AOB)的作用，先将氨氧化成亚硝酸盐，再通过厌氧氨氧化菌 (AAOB)的作用，将剩余的氨和亚硝盐转化成氮气。从反应上看， CANON工艺是Anammox和SHAEON工艺的结合。

Anammox工艺的原理为：

可以看出，由于Anammox菌只能采用NO₂^--N作为电子受体，所 以必须进行短程硝化，即氨氧化菌(AOB)以O₂为电子受体，氧化 NH₄⁺-N，生成NO₂^--N

结合SHARON工艺的原理，即：

得到CANON工艺的整体反应方程式，即：

由于AOB需要氧气，而AAOB对氧气敏感，因此CANON工艺必 须在低氧条件下实施。在低DO(溶解氧)浓度下，AOB可将氨氮氧 化成亚硝氮，同时可耗尽DO，为AAOB创造缺氧环境，使AAOB发 挥正常功能，将氨氮和亚硝酸盐转化成氮气。低DO浓度也有利于抑 制NOB，从而有利于维持短程硝化，将氨氮氧化控制在亚硝酸盐阶段。 由于AOB对DO的亲和力强于NOB，低DO浓度可以抑制NOB(硝 化菌)生长。CANON工艺最适合的DO范围为0.5-1.5mg/l(尤以 0.8-1.0mg/l为最佳)。

Anammox菌生长周期比较长，一般为11d-13d，也就是说，要让它 增多本身就很不容易；在培养过程中如果以絮体形式存在，沉降速率 较慢，污泥流失严重，也就是说，如果它刚长出的那部分新泥没有及 时形成颗粒污泥，那么它就会在反应器换水的过程中随水被排放到外 面，这样的话，要让它增多，就更加不容易了；因此培养驯化的成本 和难度均比较显著。颗粒污泥是由细菌构成的自凝聚体，可以降低污 泥流失量，具有污泥量大，沉降速度快，微生物种类丰富，抗有机负 荷冲击能力强和较好的有毒、重金属污染物去除等优点，能确保生化 过程稳定高效地运行。颗粒污泥形成的影响因素比较复杂，但上升流 提供的水利剪切力是形成颗粒污泥的一个主要原因。

传统的CANOA工艺是通过控制曝气时间和曝气量来控制溶解氧， 这种运行方式在曝气量过大时，虽然搅拌比较充分利于传质，但溶解 氧过高，厌氧氨氧化菌会受到抑制，短程硝化菌占优势，亚硝氮会积 累；曝气量过小时，溶解氧可以降下来，但搅拌的强度降低，会引起 污泥沉降，反应不充分等问题；或者

采用机械搅拌或用氮气曝气的方式来解决污泥沉降和溶解氧控制 的问题。但机械搅拌的方式会使污泥与反应器壁之间产生摩擦和碰撞， 不利于污泥颗粒的形成；氮气曝气的方式虽然避免了溶解氧过高和污 泥易沉降问题，但氮气利用率低，经济成本很高，且搅拌不充分。

发明内容