[发明专利]一种耦合生物滤柱反应器及两端分步快速启动方法

说明书

本发明公开了一种耦合生物滤柱反应器及两端分步快速启动方法，包括厌氧氨氧化顶端启动，向生物滤柱反应器内泵入絮状污泥和合成废水A，厌氧条件下，使絮体污泥与反应器中填料充分接触挂膜；控制反应器出水氨氮和总氮去除率进行厌氧氨氧化启动；部分短程硝化底端启动阶段，泵入预处理后的活性污泥和合成废水B并在底端曝气，控制亚硝氮积累率；控制反应器出水氨氮和总氮去除率进行部分短程硝化‑厌氧氨氧化耦合，以实现除碳预处理后的城市生活污水自养脱氮。本发明有效地解决了工艺运行中常出现厌氧氨氧化菌增殖速率慢、难富集和活性低的问题，能够实现经A/B工艺除碳处理后的低氨氮城市生活污水自养脱氮。

技术领域

本发明涉及污水生物脱氮技术领域，具体涉及一种耦合生物滤柱反应器及两端分步快速启动方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市用水量与日俱增，随之产生了大量生活污水。传统的硝化反硝化脱氮工艺脱氮效率低下无法快速处理大量生活污水，而且硝化反应需要曝气将氨氮氧化为硝态氮，研究表明曝气能耗占整个污水处理厂总能耗的50％。此外，在反硝化过程中由于缺乏足够的碳源无法将硝态氮全部转化为氮气，通常需要额外添加碳源，又增加了污水处理的成本。因此，为了满足城市快速发展的需要和达到日益严苛的排放标准，亟待开发一种高效节能的污水处理技术。

厌氧氨氧化作为一种高效节能低成本的新型污水生物脱氮工艺而被广泛研究，并已成功应用于高氨氮污废水处理。但在低氨氮污水处理方面的应用相对欠缺，其主要原因在于氨氧化细菌富集和稳定保持比较困难。而且对于低氨氮浓度的城市生活污水，高C/N是其运用厌氧氨氧化工艺的另一主要障碍。因此，仅用厌氧氨氧化工艺处理城市生活污水较为困难，需与其他工艺耦合共同处理城市生活污水。

与传统的硝化反硝化相比，部分短程硝化-厌氧氨氧化工艺，因其具有能节省约60％的需氧量、不需要外加碳源和减少80％的污泥量等优点而受到广泛关注。目前多级式部分短程硝化-厌氧氨氧化工艺研究较多，而一体式部分短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理城市生活污水的研究明显不足。这是由于亚硝酸氧化菌和反硝化细菌均能与厌氧氨氧化菌竞争亚硝氮，因此在一体式反应器中积累亚硝氮并稳定保持比较困难以致脱氮效率降低，而且在工艺运行中常出现厌氧氨氧化菌增殖速率慢、难富集和活性低的问题。基于此，本发明提出一种耦合生物滤柱反应器的两端分步快速启动方法，以期为该工艺的工程化应用提供一定的技术支持。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种耦合生物滤柱反应器及两端分步快速启动方法，在柱状反应器内将氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌分别富集在反应器的中下部和中上部，形成一体式生物滤柱反应器，使得该反应器同时具有部分短程硝化和厌氧氨氧化能力，实现了经A/B工艺除碳处理后的低氨氮生活污水一站式快速高效脱氮。

本发明提供的一种耦合生物滤柱反应器的两端分步快速启动方法，包括以下步骤：

步骤一：厌氧氨氧化顶端启动

向反应器中加入具有一定厌氧氨氧化活性的絮状污泥，再泵入NH₄⁺-N和NO₂^--N质量浓度比为1:1.17～2.33的合成废水A，在水温为28～35℃和厌氧条件下，污泥和合成废水A在反应器内静置24～72h，使絮体污泥与反应器中填料充分接触挂膜；

从反应器顶端连续泵入合成废水A，设定水力停留时间梯度由初始时间24h逐步缩短至1h，反应器出水氨氮小于5mg/L，总氮去除率大于80％，即厌氧氨氧化启动成功；

步骤二：部分短程硝化底端启动阶段

从反应器底端泵入预处理后的活性污泥，再泵入合成废水B并在底端曝气，水力停留时间梯度由初始时间12h缩短至1h，在反应器中下部亚硝氮积累率大于50％，即部分短程硝化启动成功；

步骤三：部分短程硝化-厌氧氨氧化耦合阶段