[发明专利]一种城市污水SPNA工艺优化启动方法

说明书

本发明公开了一种城市污水SPNA工艺优化启动方法，属于污水生物处理技术领域。通过先接种全程硝化污泥启动全程硝化‑反硝化反应器，再投加Anammox颗粒污泥，并控制全程硝化污泥与Anammox污泥质量比为25∶1‑40∶1，在间歇曝气条件下启动城市污水SPNA反应器。先启动全程硝化‑反硝化反应器强化了AOB活性，保证在随后的SPNA系统启动过程中充足的亚硝态氮产量，利于Anammox菌富集；通过间歇曝气和控制絮体污泥龄，实现NOB的抑制和淘洗，利于Anammox菌竞争亚硝态氮；在前置缺氧搅拌阶段，进水中的COD可转化为内碳源，降低COD对Anammox菌的抑制作用，同时也可发生内源反硝化作用进一步提高出水水质，缩短启动时间。本发明具有操作简单，种泥易获得，适用性广，启动时间短，脱氮效果好的优点。

技术领域

本发明涉及一种城市污水SPNA工艺优化启动方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

近年来，我国的水体富营养化问题日益严重，这主要是由水体中氮元素等超标造成的。水体富营养化问题将对水产养殖业、农业、旅游业等多种行业产生危害，并可对人体健康产生威胁，因此，实现有效的水体氮素去除至关重要。生物脱氮技术是目前应用最为广泛的污水脱氮技术。然而，传统的硝化-反硝化生物脱氮工艺存在曝气能耗高、剩余污泥产量大、需要外加有机碳源等问题，因此，节能、高效的生物脱氮工艺是现今的研究热点。

厌氧氨氧化(Anammox)菌的发现使污水生物脱氮技术进入到一个崭新的阶段，使低能耗、可持续的污水处理技术成为可能。在缺氧条件下，Anammox菌可将氨氮和亚硝态氮转化为氮气和少量的硝态氮，在此过程中，不消耗有机碳源，也无温室气体N₂O产生。近年来，Anammox工艺及其组合工艺在实践应用方面取得了相当的进展。短程硝化-厌氧氨氧化一体化(SPNA)工艺集亚硝酸化与Anammox于一体，在该工艺中，氨氧化菌(AOB)将约50％的氨氮氧化为亚硝态氮，这部分亚硝态氮与剩余的氨氮发生Anammox反应，生成氮气和少量的硝态氮，完成脱氮反应。相比于传统的硝化-反硝化工艺，SPNA工艺具有节省约60％的曝气量、无需有机碳源、温室气体产量少、减少约90％的剩余污泥产量的优点，有望实现低碳氮比城市污水的低能耗深度脱氮。

SPNA工艺主要应用于高温、高氨氮废水的处理，虽然利用SPNA工艺处理经过除碳预处理的城市污水的可行性已得到了验证，然而，城市污水SPNA工艺的实际应用还有许多难题尚未解决。其中，SPNA工艺的启动是难点之一。到现在为止，成功启动的城市污水SPNA系统一般需要接种大量的Anammox污泥，然而，由于Anammox菌生长速率较慢，大量的Anammox种泥较难获取，这限制了城市污水SPNA工艺的应用。近期文献报道称，在通过接种Anammox污泥启动城市污水SPNA工艺后，Anammox菌活性出现了下降，降低了系统稳定性，这表明在城市污水SPNA工艺运行过程中，可能需要多次投加Anammox污泥以维持系统脱氮效果，增大了实现城市污水SPNA工艺的难度。此外，在城市污水处理系统中，难以有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性，大量长期稳定的短程硝化污泥也较难获取，这进一步增大了城市污水SPNA工艺启动的难度。因此，研发一种适用于大规模应用的城市污水SPNA系统优化启动方法非常重要。

发明内容

针对城市污水SPNA工艺启动中存在的短程硝化和Anammox种泥难获得、启动时间长、脱氮效果差等问题，本发明提出了通过先接种全程硝化污泥提高AOB活性，再接种少量Anammox颗粒污泥，在间歇曝气条件下，启动城市污水SPNA反应器的方法。前期试验结果表明，在间歇曝气条件下，AOB活性与Anammox菌活性具有明显相关性，提高AOB活性利于Anammox菌的生长富集；在间歇曝气条件下启动城市污水SPNA系统，先提高系统中AOB活性，利于提高SPNA系统脱氮性能和缩短启动周期。根据该试验结果，提出城市污水SPNA系统优化启动方法，主要包括以下步骤：

(1)采用序批式反应器，以城市污水为原水，在启动初期接种全程硝化污泥，污泥浓度为3500-5000mg/L。