專利名稱：一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脫氮的方法，具體涉及一種城市生活污水短程脫氮的方法。
背景技術：
目前，隨著城市化進程的加快，污水處理要求也隨之不斷升高，我國各污水廠都將脫氮除磷問題放在了首位?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)生物脫氮理論和工藝存在著基建投資費用高、動力消耗大、需要外加藥劑等不容忽視的缺點。由此便引發(fā)對新型脫氮理論與工藝的探索，其中以短程脫氮最具代表性和實用性。該工藝通過改變工藝條件來控制硝化過程在亞硝酸鹽一步停止，能夠節(jié)省供氧量約25%，降低能耗；同時節(jié)省反硝化所需碳源達40%，在碳氮比一定的情況下能夠提高脫氮效率。在硝化過程中，涉及到兩個關鍵步驟，即氨氮在氨氧化菌(AOB)作用下轉化為亞硝酸鹽氮(Ν02_-Ν)，以及亞硝酸鹽氮(Ν02_-Ν)在亞硝酸氧化菌(NOB)作用下轉化為硝酸鹽氮(N03_-N)。短程脫氮就是指硝化過程在生成亞硝酸鹽氮(Ν02_-Ν) —步就停止，隨后直接進入反硝化過程。因此，如何控制硝化反應進程就成為了短程脫氮的關鍵性問題。根據(jù)該過程中涉及到的兩種重要微生物(Α0Β和NOB)的特性可知，可以改變反應過程中的溫度、pH、 水力停留時間等條件，來實現(xiàn)對微生物活性的控制，進而使得AOB成為優(yōu)勢種群，最終達到短程脫氮的目的。目前，較為成熟的方法就是通過較高的溫度(35°C )來實現(xiàn)，但是它大大增加了工藝的運行費用，與短程脫氮節(jié)約能源的初衷相悖。而通過控制PH、水力停留時間等方法啟動的短程脫氮工藝，運行難以維持穩(wěn)定，不宜應用于實際問題中。因此，如何能夠實現(xiàn)常溫下短程脫氮工藝的迅速啟動和穩(wěn)定運行便成了亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決常溫下短程脫氮工藝的迅速啟動和穩(wěn)定運行的問題，而提供的一種可以在常溫條件下，快速穩(wěn)定的啟動，且能穩(wěn)定運行短程脫氮工藝的方法。本發(fā)明的原理是根據(jù)微生物對溶解氧(DO)的利用程度判斷硝化過程中兩步硝化反應的進行狀況，通過控制曝氣時間達到控制溶解氧的濃度的目的，最終控制硝化進程，找到需要培養(yǎng)優(yōu)勢微生物的最佳曝氣時間，并控制該曝氣時間長期運行，最終實現(xiàn)對反應器內優(yōu)勢微生物的篩選。本發(fā)明按以下步驟進行實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮工藝一、制備AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥(1)、確定曝氣階段亞硝化反應時間①接種污泥階段在常溫條件下，將取自污水處理廠二沉池污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min,用溶解氧儀檢測溶解氧變化速率，對溶解氧變化速率曲線求導，得到溶解氧變化速率最大值即為亞硝化反應時間；
(2)、通過控制曝氣時間篩選出AOB優(yōu)勢種群的活性污泥①接種污泥階段在常溫條件下，序批式生物反應器中接種與步驟一(1)①相同的污水處理廠二沉池污泥；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為步驟一(1)得出的亞硝化反應時間，曝氣量0. 06L/min;④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉， 并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器；⑦重復步驟一( ②至步驟一⑵⑥，至Ν02_-Ν積累率達到88% 士5%，且維持穩(wěn)定為止，得到AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥；二、利用步驟一制備的AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥進行城市生活污水脫氮①接種污泥階段在常溫條件下，將AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min ；④ 攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀 60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器，即完成生活污水短程脫氮。本發(fā)明利用溶解氧對微生物的影響，通過控制時間控制溶解氧的濃度，使硝化過程只停留在利用AOB將氨氮轉化為Ν02_-Ν過程，不發(fā)生Ν02_-Ν轉化為Ν03_-Ν的過程，長期處于這種狀態(tài)，成功篩選AOB優(yōu)勢種群的活性污泥；因為長期限時曝氣時間也會在一定程度上影響AOB的生物活性，所以步驟二恢復曝氣時間360min，由于長期篩選過程，導致NOB極少甚至消失，因此曝氣階段的氨氮主要是在AOB作用下轉化為Ν02_-Ν，只有極少量Ν02_-Ν轉化為Ν03_-Ν，所以攪拌階段的反硝化過程主要是Ν02_-Ν轉變?yōu)镹2,實現(xiàn)短程脫氮；步驟一的 (2)所述的NO2--N積累率=NO2--N濃度/ (NO2--N濃度+Ν03_-Ν濃度)；對步驟二沉淀后的上清液的檢測可知此時COD的去除率大于85%，氨氮去除率大于97%。本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明在常溫條件下，通過控制溶解氧篩選出AOB優(yōu)勢種群的活性污泥，利用溶解氧的濃度對微生物的影響，采用AOB優(yōu)勢種群的活性污泥處理生活污水，成功實現(xiàn)啟動短程脫氮，降低能源消耗、節(jié)省投資成本；二、通過本發(fā)明篩選的AOB優(yōu)勢種群的活性污泥能夠保證短程脫氮工藝長期穩(wěn)定的運行。


圖1是曝氣階段溶解氧變化速率曲線；圖2是對曝氣階段溶解氧變化速率曲線求導得到的曲線；圖3是步驟一的(2)反應器運行期間NO2--N積累率變化曲線；圖4是步驟一的⑵曝氣結束時出水NO2--N濃度變化曲線；圖5是步驟一的⑵曝氣結束時出水NO3--N 濃度變化曲線；圖6是步驟二反應器運行期間NO2--N積累率變化曲線；圖7是步驟二曝氣結束時出水NO2--N濃度變化曲線；圖8是步驟二曝氣結束時出水NO3--N濃度變化曲線。
具體實施方式
具體實施方式
一本發(fā)明按以下步驟進行實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮工藝一、制備AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥(1)、確定曝氣階段亞硝化反應時間①接種污泥階段在常溫條件下，將取自污水處理廠二沉池污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min,用溶解氧儀檢測溶解氧變化速率，對溶解氧變化速率曲線求導，得到溶解氧變化速率最大值即為亞硝化反應時間；(2)、通過控制曝氣時間培養(yǎng)AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥①接種污泥階段在常溫條件下，序批式生物反應器中接種與步驟一(1)①相同的污水處理廠二沉池污泥；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為步驟一(1)得出的亞硝化反應時間，曝氣量0. 06L/min ；④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉， 并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器；⑦重復步驟一( ②至步驟一⑵⑥，至Ν02_-Ν積累率達到88% 士5%，且維持穩(wěn)定為止，得到AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥；二、利用步驟一制備的AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥進行城市生活污水脫氮①接種污泥階段在常溫條件下，將AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min ；④ 攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀 60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器，即完成生活污水短程脫氮。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一(2)④中乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為1.2 10。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一(1)②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一(2)②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二④中乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為1.2 10。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一和二中所述的序批式生物反應器的有效體積為5L。
具體實施方式
八具體操作如下
一、制備AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥(1)、確定曝氣階段亞硝化反應時間①接種污泥階段在常溫條件下，將取自污水處理廠二沉池污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min, 用溶解氧儀檢測溶解氧變化速率，對溶解氧變化速率曲線求導，得到溶解氧變化速率最大值即為亞硝化反應時間；所述的序批式生物反應器的有效體積為5L ；(2)、通過控制曝氣時間培養(yǎng)AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥①接種污泥階段在常溫條件下，序批式生物反應器中接種與步驟一(1)①相同的污水處理廠二沉池污泥；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為225min，曝氣量0. 06L/min;④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為1.2 10 ；⑤沉淀階段 沉淀60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器；⑦重復步驟一⑵②至步驟一⑵⑥，至Ν02_-Ν積累率達到88% 士5%，且維持穩(wěn)定為止，得到AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥；所述的序批式生物反應器的有效體積為5L ；二、利用步驟一制備的AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥進行城市生活污水脫氮①接種污泥階段在常溫條件下，將AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min ； ④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為1.2 10;⑤沉淀階段沉淀 60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器，即完成生活污水短程脫氮；所述的序批式生物反應器的有效體積為 5L。步驟一的(1)中利用溶解氧儀監(jiān)測曝氣階段序批式生物反應器內溶解氧濃度變化，其檢測結果如圖1所示，為了找到篩選AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的最佳曝氣時間，對圖1溶解氧變化曲線求導得到圖2，根據(jù)圖2得到變化率最大值時是225min。根據(jù)步驟一的(1)所提供的篩選AOB為優(yōu)勢種群活性污泥的最佳曝氣時間 225min，進行步驟一的0)，運行第14天，根據(jù)圖3中的Ν02__Ν積累率曲線所示，Ν02__Ν積累率達到88%以上，但不能確定NO2--N積累率能否維持穩(wěn)定，并且從圖4出水NO2--N濃度變化曲線可以得知出水的NO2--N含量很低；運行第21天，根據(jù)圖3中的NO2--N積累率曲線所示，在14 21天Ν02_-Ν積累率保持在88% 士5%，維持穩(wěn)定，通過圖4中Ν02__Ν出水濃度變化曲線和圖5中Ν03_-Ν出水濃度變化曲線，可知Ν02_-Ν的出水濃度遠大于Ν03_-Ν的出水濃度，且NO2--N的出水濃度保持上升的趨勢，至此AOB優(yōu)勢種群的活性污泥篩選成功。步驟二是采用步驟一篩選的到的AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥，因為長期限時曝氣也會在一定程度上影響AOB的生物活性，因此回復曝氣時間360min，通過圖6中的Ν02__Ν 積累率曲線所示，在恢復曝氣時間后NO2--N積累率仍然維持在較高的水平，從運行第16 40天積累率變化曲線可知Ν02_-Ν積累率保持在91% 士2% ；從圖7中Ν02_-Ν出水濃度變化曲線可以得知，恢復曝氣時間后NO2--N出水濃度逐漸上升，運行第15天時出水中Ν02_-Ν 濃度含量達到最高為39. 6mg/L,從運行第16 40天Ν02__Ν出水濃度變化曲線可知Ν02__Ν 出水濃度保持在16mg/L士 lmg/L ；從圖8中Ν03__Ν出水濃度變化曲線可知，恢復曝氣時間后 NO3--N出水濃度呈上升趨勢，運行第18天時出水中NO3--N濃度含量達到最高為1. 3mg/L, 但Ν03_-Ν出水濃度遠小于Ν02_-Ν出水濃度；根據(jù)圖7和圖8可知，曝氣階段的氨氮主要是在AOB作用下轉化為Ν02_-Ν，只有極少量Ν02_-Ν轉化為Ν03_-Ν，所以攪拌階段的反硝化過程主要是Ν02_-Ν轉變?yōu)殛?，從運行第16天起Ν02_-Ν積累率保持穩(wěn)定和Ν02_-Ν出水濃度保持穩(wěn)定，且Ν02_-Ν出水濃度遠大于Ν03_-Ν出水濃度，所以運行第18天后，短程脫氮工藝能夠維持穩(wěn)定運行，即本發(fā)明的短程脫氮工藝能夠實現(xiàn)長期維持穩(wěn)定運行；通過對運行第18天的沉淀后的上清液的檢測可知此時COD的去除率大于85%，氨氮去除率大于97%。
權利要求
1.一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法是按以下步驟完成的一、制備AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥(1)、確定曝氣階段亞硝化反應時間①接種污泥階段在常溫條件下，將取自污水處理廠二沉池污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min，用溶解氧儀檢測溶解氧變化速率，對溶解氧變化速率曲線求導，得到溶解氧變化速率最大值即為亞硝化反應時間；(2)、通過控制曝氣時間篩選出AOB優(yōu)勢種群的活性污泥①接種污泥階段在常溫條件下，序批式生物反應器中接種與步驟一(1)①相同的污水處理廠二沉池污泥；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為步驟一(1)得出的亞硝化反應時間，曝氣量0. 06L/min ；④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為 0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段 啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器；⑦重復步驟一( ②至步驟一 ⑵⑥，至NO2--N積累率達到88% 士5%，且維持穩(wěn)定為止，得到AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥；二、利用步驟一制備的AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥進行城市生活污水脫氮①接種污泥階段在常溫條件下，將AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥接種到序批式生物反應器中；②進水階段將生活污水注滿序批式生物反應器，序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2000 3000mg/L ；③曝氣階段曝氣時間為360min，曝氣量0. 06L/min ；④攪拌階段向序批式生物反應器中加入乙酸鈉，并開始攪拌，攪拌總時間為120min，其中加入的乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為0.8 1.6 10;⑤沉淀階段沉淀 60min，至處理后的生活污水與污泥分離；⑥排水階段啟動排水泵將沉淀后的上清液全部排出批式生物反應器，即完成生活污水短程脫氮。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于步驟一 (2)④中乙酸鈉與污水處理廠二沉池污泥的質量比為1.2 10。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于步驟二 ④中乙酸鈉與AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥的質量比為1.2 10。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于步驟一 ⑴②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于步驟一 ⑵②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，其特征在于步驟二 ②中序批式生物反應器內的混合液污泥濃度為2500mg/L士50mg/L。
全文摘要
一種實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮的方法，本發(fā)明涉及一種脫氮的方法，具體涉及一種城市生活污水短程脫氮的方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術無法滿足短程脫氮工藝的迅速啟動和穩(wěn)定運行的問題，而提供的一種可以在常溫條件下，快速穩(wěn)定的啟動，且能穩(wěn)定運行短程脫氮工藝的方法。本發(fā)明按以下操作步驟進行一、制備AOB為優(yōu)勢種群的活性污泥；二、利用步驟一制備的污泥實現(xiàn)城市生活污水短程脫氮。本發(fā)明的優(yōu)點一、在常溫條件下，成功篩選出AOB優(yōu)勢種群的活性污泥；二、利用AOB優(yōu)勢種群的活性污泥啟動短程脫氮，達到降低能源消耗、節(jié)省投資成本的目的；三、本發(fā)明篩選的AOB優(yōu)勢種群的活性污泥能夠保證短程硝化長期穩(wěn)定的運行。
文檔編號C02F11/02GK102173505SQ201110065969
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者萬春黎, 萬芳, 李觀元, 杜茂安, 楊雪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學