本發(fā)明屬于污水生物處理技術領域，具體涉及一種含鹽污水生物脫氮啟動及N₂O釋放控制方法。

背景技術：

我國水體富營養(yǎng)化日益嚴重，而過量排放到水體的營養(yǎng)元素(尤其是氮)是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因。因此，污水生物處理過程中脫氮對于減緩水體富營養(yǎng)化極為重要。

隨著淡水資源的緊缺，沿海城市普遍將利用海水資源、開展海水代用作為節(jié)約淡水資源、緩解水資源供求矛盾的有效途徑。部分食品加工行業(yè)，如：海產(chǎn)品、奶制品加工、肉類加工等排放的廢水含有高濃度無機鹽。很多工業(yè)如：金屬精煉、石化、造紙、印染等排放的廢水含有大量鹽份(大于35g NaCl/L)。此類海水沖廁廢水、含鹽食品加工廢水及工業(yè)廢水排放到城市污水管網(wǎng)中將會導致城市污水含鹽量的增加。

鹽度的增加會造成污水處理系統(tǒng)處理效率低下和干擾正常的生物新陳代謝功能，同時也會造成生物去脫除的氮以強溫室氣體N₂O的形式釋放到大氣中，造成二次污染。因此解決含鹽廢水脫氮及控制N₂O的釋放尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種含鹽污水生物脫氮啟動及N₂O釋放控制方法，通過污泥在含鹽污水的馴化條件下，并通過控制工藝運行條件來達到脫氮及N₂O釋放的控制，達到穩(wěn)定高效的脫氮效果并將溫室氣體的釋放量控制在較低程度。

本發(fā)明提供的一種含鹽污水生物脫氮啟動及N₂O釋放控制方法，通過適鹽馴化，達到短程硝化反硝化。

具體包括以下步驟：

(1)采用SBR反應器，接種污泥進行培養(yǎng)，設置反應器運行參數(shù)，至反應器運行穩(wěn)定，脫氮效率大于95％；

(2)從步驟(1)穩(wěn)定脫氮系統(tǒng)中接種污泥到另外的SBR反應器,加入鹽進行馴化，運行至少45天，利用馴化后的脫氮系統(tǒng)進行含鹽污水生物脫氮處理。

進一步的，步驟(1)中反應器運行參數(shù)具體為：溫度控制為22±2℃；每天3個周期，每個周期480分鐘包括：10分鐘進水、150分鐘好氧反應、90分鐘缺氧反應、10分鐘后曝氣反應、90分鐘沉降、10分鐘排水及120分鐘閑置。

進一步的，步驟(1)中SBR反應器實驗條件具體為：實驗裝置有效容積為5.5L，上部空間容積為0.5L；硝化階段曝氣速率為：0.8m³/h、MLVSS:5000mg/L，反硝化階段投加4.5mL體積濃度為20％的甲醇溶液作為反硝化所需碳源；達到脫氮效率大于95％。系統(tǒng)的運行通過設定時間繼電器閉合斷開時間進行自動控制。具體控制包括：進水泵、曝氣泵、攪拌電機連接時間繼電器進行開啟-關閉控制；投加碳源及排水通過電磁閥的開啟-關閉進行調(diào)控，電磁閥的開啟-關閉通過連接時間繼電器進行控制。

進一步的，步驟(2)中，所述另外的SBR反應器鹽度為7.5—10.0g NaCl/L進行馴化。

優(yōu)選的，步驟(2)中，所述另外的反應器分別采用鹽度為7.5gNaCl/L或10.0g NaCl/L進行馴化。

進一步的，步驟(2)中加鹽馴化第四天第十一個周期，調(diào)整反應周期為：2.5h好氧階段、1.5h缺氧階段，之后都按照此設置運行。

進一步的，步驟(2)中加鹽馴化第24天將曝氣速率調(diào)低至0.6m³/h，之后都按照此設置運行。

本發(fā)明中全程硝化反硝化的硝化功能細菌主要為氨氧化細菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)。外界鹽的投加對NOB活性的抑制遠大于對AOB活性的抑制，從而導致亞硝酸鹽(NO₂^-)的累積。長期含鹽馴化將脫氮系統(tǒng)中NOB逐漸淘汰掉，從而導致穩(wěn)定的短程硝化反硝化的形成。加鹽馴化第24天后降低曝氣量會降低脫氮系統(tǒng)中溶解氧(DO)濃度，而AOB比NOB結合氧的能力更強。因此降低曝氣量有助于抑制NOB的活性，從而有利于短程硝化反硝化。另外鹽度突然沖擊顯著抑制N₂O還原酶活性，從而導致N₂O轉化率的突然上升；而長期含鹽馴化使N₂O還原酶活性有一定程度恢復，從而使N₂O轉化率有所降低，為N₂O減量化提供有益幫助。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中通過適鹽馴化，調(diào)整工藝運行時間及曝氣量使在鹽度條件下達到短程硝化反硝化，并實現(xiàn)N₂O釋放量的減量。

附圖說明

圖1為含鹽馴化系統(tǒng)硝化及反硝化效率；

圖2為含鹽污水脫氮啟動時亞硝酸鹽的累積過程。

具體實施方式

實施例1

一種含鹽污水生物脫氮啟動及N₂O釋放控制方法，包括以下步驟：

1、未加鹽馴化的母體脫氮系統(tǒng)實驗條件：

該實驗的目的是為下一步含鹽馴化提供正常運行脫氮系統(tǒng)，并與含鹽馴化脫氮系統(tǒng)進行對比。

接種的馴化污泥取自上海某污水處理廠回流污泥。實驗用水采用人工合成污水，組分包括(1L)：0.27g NH₄Cl(70mg N)、0.238mL CH₃OH(300mg COD)、0.91g KH₂PO₄、0.10g MgSO₄·7H₂O、0.01g CaCl₂、0.83g NaHCO₃、0.3mL營養(yǎng)元素濃縮液。

通過投加NH₄Cl和CH₃OH調(diào)節(jié)污水NH₄⁺-N及COD濃度，投加KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、CaCl₂提供微生物生長所需的P、K、Mg和Ca等元素。因硝化過程中消耗堿度，投加NaHCO₃調(diào)節(jié)堿度。投加配制的營養(yǎng)液以提供微生物所需的各種微量元素。營養(yǎng)液詳細配方見表1。

表1營養(yǎng)元素濃縮液組成

設置SBR1反應器的最佳工藝條件為：每天3個周期，每個周期(480分鐘)包括：10分鐘進水、150分鐘好氧反應、90分鐘缺氧反應、10分鐘后曝氣反應、90分鐘沉降、10分鐘排水及120分鐘閑置。硝化階段曝氣速率為：0.8m³/h、MLVSS:5000mg/L左右，反硝化階段投加4.5mL甲醇溶液(體積比20％)作為反硝化所需碳源。實驗裝置有效容積為5.5L，上部空間容積為0.5L。達到較高的脫氮效果(脫氮效率大于95％)。系統(tǒng)的運行通過設定時間繼電器閉合斷開時間進行自動控制。具體控制包括：進水泵、曝氣泵、攪拌電機連接時間繼電器進行開啟-關閉控制；投加碳源及排水通過電磁閥的開啟-關閉進行調(diào)控，電磁閥的開啟-關閉通過連接時間繼電器進行控制。

2、加鹽馴化條件：

從步驟(1)穩(wěn)定脫氮系統(tǒng)SBR1接種污泥到SBR3和SBR4。當SBR3和SBR4反應器達到高效、穩(wěn)定的脫氮效率(大于95％)后，開始在進水中投加鹽(NaCl)。SBR3和SBR4反應器進水投加的鹽度分別為7.5和10g NaCl/L，進水水質(zhì)條件除鹽度外，其他條件同未加鹽馴化的母體反應器。初始工藝條件同母體反應器。由于兩個反應器的充水比都為0.5，因此加鹽后的第一個周期SBR3和SBR4的混合后鹽度分別約為3.75和5g NaCl/L。由于反應器進水鹽度保持不變，隨著運行周期數(shù)增多，反應器內(nèi)混合液鹽度逐漸上升，并接近目標馴化鹽度(7.5和10g NaCl/L)。經(jīng)過六個周期(兩天)的運行，SBR3和SBR4反應器混合液鹽度約為7.5和10g NaCl/L。

SBR3和SBR4反應器進行加鹽馴化過程中硝化、反硝化效率及NO₂^--N累積率隨運行時間發(fā)生變化，如圖1所示。投加鹽的SBR3和SBR4(鹽度分別為7.5和10g NaCl/L)脫氮系統(tǒng)，加鹽馴化的第一天(第2個周期)硝化階段NH₄⁺-N去除率分別為92.0％和85.0％，反硝化階段NO_x^--N(NO₂^--N和NO₃^--N)去除率分別為77.8％和93.5％(圖1)。硝化階段NH₄⁺-N去除率的不同是由于隨著鹽度的增大，抑制作用增強。而反硝化階段NO_x^--N去除率隨著鹽度的升高而增大，這是由于10g NaCl/L的鹽度導致硝化末NO₂^--N累積率相對7.5gNaCl/L鹽度系統(tǒng)較高(分別為11.2％和1.5％)(圖2)，而NO₂^--N的還原速率高于NO₃^--N，因此，SBR4的反硝化效率較高。

加鹽馴化的第三天(第8個周期)，SBR3和SBR4硝化階段NH₄⁺-N去除率分別為99.0％和94.0％，反硝化階段NO_x^--N去除率分別為73.1％和68.4％(圖1)。由此可見，隨著微生物的對鹽度的適應，硝化效率逐漸變好，而反硝化效率仍未好轉。此時SBR4反硝化效率明顯變差，原因可能是此時10g NaCl硝化末NO₂^--N累積率較高(圖2)。

加鹽馴化的第四天(第11個周期)，為了使脫氮完全，將反應周期從2h好氧階段、1h缺氧階段延長至2.5h好氧階段、1.5h缺氧階段。測得硝化及反硝化效率都大于99.0％。加鹽馴化后，SBR4的NO₂^--N累積率從第12天的9.3％迅速增加至第23天的78.8％，而SBR3的累積率始終低于5.0％。

為了使SBR3和SBR4反應器都實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化效果，第24天將曝氣速率從0.8m³/h調(diào)低至0.6m³/h，此時硝化、反硝化效率并未受影響(圖1)。第24天至第35天SBR3的NO₂^--N累積率迅速上升至85.0％以上，而SBR4的NO₂^--N累積率逐步上升至90.0％。第36天SBR3由于出現(xiàn)故障，其NO₂^--N累積率下降。之后隨著系統(tǒng)的恢復，NO₂^--N累積率繼續(xù)穩(wěn)步上升。45天以后SBR3和SBR4的NO₂^--N累積率分別穩(wěn)定在85.0％和90.0％左右。SBR3和SBR4反應器的N₂O轉化率經(jīng)過45天運行后與剛開始鹽度沖擊時分別下降了30.9％和28.0％。

對比例1

通過相同的實驗條件，使用SBR1中未經(jīng)含鹽馴化的污泥開展7.5和10g NaCl/L鹽度突然沖擊實驗。對比前適鹽馴化實驗及鹽度沖擊實驗，脫氮效率及N₂O轉化率如表2所示。得出如下結論：(1)鹽度突然沖擊顯著降低脫氮效率及提高溫室氣體N₂O轉化率；(2)與鹽度沖擊相比通過該鹽度水平的長期馴化會顯著提高脫氮效率及降低N₂O轉化率，為N₂O減量化提供有益幫助。

表2適鹽和鹽度沖擊條件下脫氮效率及N₂O產(chǎn)生量