[发明专利]基于三氯生快速启动与稳定维持城市污水短程硝化的装置与方法

说明书

基于三氯生快速启动与稳定维持城市污水短程硝化的装置与方法，属于污水生物处理领域。本发明装置主要由城市污水原水箱，城市污水短程硝化装置，中间水箱，三氯生污泥处理装置，三氯生药剂箱和污泥回流装置组成；该方法为，利用三氯生活性污泥预处理后，AOB和NOB的不同恢复情况，快速启动城市污水常温短程硝化；随后，通过三氯生污泥处理装置对部分污泥进行三氯生抑制处理，提高短程硝化的稳定性，实现了稳定的亚硝酸盐积累，为后续城市污水常温的厌氧氨氧化脱氮提供了底物基础。同时，本方法无需控制苛刻的环境条件来启动短程硝化过程，更易于实现，并且短程硝化能够持续稳定运行。

技术领域

本发明属于污水生物处理领域，涉及基于三氯生快速启动与稳定维持城市污水常温短程硝化的装置与方法，尤其适用于低碳氮比的城市污水生物脱氮处理。

背景技术

随着工业化的发展，人类生产活动对水环境造成的危害也越来越严重，其中含氮废水的排放，造成的水体富营养化问题也引起人们的持续关注。污水处理方法有物理法、化学法和生物法。而对于脱氮工艺来讲，生物脱氮应用最为广泛，因为生物脱氮方法在满足出水水质要求的前提下，更经济，高效，而且没有二次污染。

传统的生物脱氮技术主要包括硝化过程和反硝化过程。在好氧条件下，氨氧化菌(AOB)将氨氮氧化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再被亚硝酸盐氧化菌(NOB)氧化为硝酸盐，完成全程硝化过程；在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐还原为亚硝酸盐，最终还原成氮气，完成反硝化过程。传统脱氮技术普遍存在能耗高，曝气量大，碳源不足等缺点，随着人们对脱氮途径的不断探索，基于短程硝化和厌氧氨氧化的新型脱氮技术越来越得到重视，而这种自养脱氮工艺的关键就是短程硝化的稳定实现，也就是如何抑制NOB成为了关键问题。

国内外许多学者都探索了短程硝化的调控因素。(1)游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)：研究表明，当FA的浓度达到6mg/L时NOB的活性完全受到抑制，而AOB的活性不受影响；当FNA的浓度达到0.22mg/L时NOB的活性完全受到抑制，而对AOB的活性没有影响。(2)pH：AOB生长的最佳pH在8.0左右，而NOB生长大的最佳pH在7.0左右，所以可以适当提高pH来抑制NOB的生长；另外pH的变化会影响FA和FNA的变化，从而影响AOB和NOB的活性。(3)溶解氧(DO)：AOB的氧饱和常数为0.2～0.4mg/L，NOB的氧饱和常数为1.2～1.5mg/L，因此在低DO条件下，AOB比NOB更能适应低DO的环境，NOB逐步被淘洗。(4)AOB和NOB的最适宜温度不同，一般认为当系统温度高于30℃时，AOB的生长速率高于NOB，从而导致短程硝化出现。但这些人为控制参数的方法具有局限性，NOB对于这些不利条件会逐渐产生适应性，活性逐步恢复，最终导致短程硝化转化为全程硝化。

因此，提出通过抑制剂来实现城市污水常温短程硝化的方法。目前，已经报道的抑制剂主要有三类，第一类是无机氮化合物，包括FA、FNA等；第二类是毒性物质，包括重金属、氰化物等；第三类是具有氧化性的消毒剂，包括氯酸盐、次氯酸盐等。对于第一类抑制剂，NOB很容易产生适应性，导致短程硝化被破坏，一旦NOB产生耐药性，加大浓度也很难再次抑制其活性；对于第二种抑制剂，对环境负面影响比较严重，不仅对水生动植物的健康产生威胁，而且对人的生命健康也有很大危害；对于第三类抑制剂，经济成本比较高，而且氯酸盐属于易制爆化学品，不宜大量存放于污水处理厂，容易造成生产事故。本发明选取一种常见的抑菌剂三氯生作为短程硝化启动的抑制剂。关于通过三氯生实现短程硝化的方法还未被报道，但已有相关报道1mg/L以上三氯生对硝化过程具有抑制作用，具体如何利用三氯生实现短程硝化以及实现的短程硝化是否长期稳定还未被研究。本方法主要选取一种广谱抗菌剂三氯生，其广泛应用于卫生香皂、卫生洗液、牙膏和漱口水等日用品中，添加的体积浓度范围在0.05％～0.3％，此浓度范围被欧洲消费者安全科学委员会认为是安全的，不会直接造成健康隐患。本发明中选取的三氯生的体积浓度在0.01％以下，属于安全剂量，利用三氯生对NOB的选择性抑制，快速启动城市污水常温短程硝化过程，并通过侧流污泥处理和恢复装置，强化并维持短程硝化长期稳定运行，特别针对于低氨氮城市污水。

发明内容