本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法和一種連續(xù)流反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)水平的增長及人類活動的加劇，水體污染越來越嚴(yán)重，其中氮素污染是一項主要的危害，對自然環(huán)境及人類的健康影響極大。自養(yǎng)脫氮工藝是近年來發(fā)現(xiàn)的生物脫氮新技術(shù)，主要基于短程硝化和厭氧氨氧化的實現(xiàn)，短程硝化是指通過抑制亞硝酸鹽氧化菌(nob)的活性將硝化反應(yīng)停留在亞硝化階段，實現(xiàn)亞氮累積，短程硝化具有以下特點(diǎn)：①無需將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，節(jié)省曝氣量約25％；②可減少有機(jī)碳源的投加，約為40％，降低成本；③硝化與反硝化在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，硝化產(chǎn)生的h⁺和反硝化產(chǎn)生的oh^-相互中和，減少了投堿量；④在亞硝化階段進(jìn)行反硝化，硝化速率比硝酸鹽進(jìn)行反硝化速率快1.5～2.0倍，縮短了反應(yīng)時間；⑤水力停留時間較短，可以減少反應(yīng)器容積30％～40％；⑥大大減少了污泥產(chǎn)出量，硝化過程可以減少產(chǎn)泥25％～34％，反硝化過程可以減少產(chǎn)泥50％。

雖然短程硝化具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但由于氨氧化菌(aob)生長速率緩慢、自固定能力弱和對外界環(huán)境敏感等特點(diǎn)使得其不能快速地投入工程應(yīng)用。目前，柱形sbr(序批式活性污泥法)反應(yīng)器是公認(rèn)快速啟動短程硝化的理想反應(yīng)器，其獨(dú)特的運(yùn)行模式創(chuàng)造了貧/富營養(yǎng)交替選擇機(jī)制，較強(qiáng)的物理選擇壓有助于污泥顆?；纬?。然而，柱形sbr較高的運(yùn)行基建費(fèi)用、復(fù)雜的操作控制和嚴(yán)格的高徑比要求成為了推進(jìn)短程硝化工業(yè)化道路上的難題。氣升式反應(yīng)器、推流式反應(yīng)器和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等均能成功啟動短程硝化，但是，在這些系統(tǒng)中，隨著出水均會不可避免的造成一部分微生物的流失，尤其是當(dāng)系統(tǒng)處在不穩(wěn)定階段，如負(fù)荷過低引起污泥膨脹，出水會攜帶較多活性污泥，導(dǎo)致出水水質(zhì)急速惡化。目前短程硝化具有啟動時間長，污泥容易流失等問題，很大程度上限制了短程硝化的實際應(yīng)用。為更好的促進(jìn)短程硝化技術(shù)更為廣泛地應(yīng)用到實際過程中，有效縮短短程硝化的啟動周期，同時培養(yǎng)出具有優(yōu)良沉降性能的顆粒污泥尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法，用以解決上述問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法，是在常溫下，以人工配水為進(jìn)水，以連續(xù)流(cstr)反應(yīng)器為試驗裝置，接種污水處理廠的硝化污泥，試驗中通過增大進(jìn)水氨氮負(fù)荷的運(yùn)行方式實現(xiàn)快速培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥，具體步驟如下：

步驟⑴：接種污水處理廠a²/o硝化污泥，接種污泥濃度為3500～4500mg·l^-1。

步驟⑵：設(shè)置所述cstr反應(yīng)器內(nèi)泥水混合物的溫度為20～30℃、ph為7.5～8.0，化學(xué)需氧量濃度為150～180mg·l^-1；控制進(jìn)水氨氮濃度為150～170mg·l^-1；設(shè)置水力停留時間為8h，向泥水混合物進(jìn)行間歇曝氣，設(shè)置間歇曝氣的曝氣周期為1h，曝停比為1～3:1，氨氮負(fù)荷提高至0.72～0.78kg·m^-3·d^-1，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行23～28天，此時系統(tǒng)內(nèi)污泥平均粒徑為1mm；提高進(jìn)水氨氮負(fù)荷，設(shè)置水力停留時間為6h時，繼續(xù)采用所述間歇曝氣的方式，進(jìn)水氨氮負(fù)荷提高至0.84～0.96kg·m^-3·d^-1，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行38～42天，此時反應(yīng)器中顆粒污泥的平均粒徑為0.2mm；設(shè)置水力停留時間為4h時，繼續(xù)采用所述間歇曝氣的方式，進(jìn)水氨氮負(fù)荷提高至1.12～1.28kg·m^-3·d^-1，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行56～60天，此時反應(yīng)器中顆粒污泥的平均粒徑為0.4mm，認(rèn)為成功培養(yǎng)了短程硝化顆粒污泥。

作為優(yōu)選，所述曝停比為3:1，曝氣45min，沉淀15min。

作為優(yōu)選，所述間歇曝氣曝氣時，分別設(shè)置曝氣量為0.4、0.6、0.8l·min^-1三個階段，每個階段曝氣15分鐘。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)水采用自來水，并添加500～800mg·l^-1的(nh4)2so4、1000～1700mg·l^-1的nahco3和50～80mg·l^-1的kh2po4，且不含有機(jī)碳源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：所述培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法采用連續(xù)流反應(yīng)器培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥，連續(xù)流反應(yīng)器內(nèi)存在著不斷上升的水流，由此產(chǎn)生較強(qiáng)的水流剪切力，而水流剪切力是形成和維持污泥顆粒至關(guān)重要的條件，加速短程硝化污泥的顆粒化過程，有利于形成較大粒徑且結(jié)構(gòu)密實的顆粒污泥；所述培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法通過控制曝氣量和曝氣時間，在所述連續(xù)流反應(yīng)器中不斷淘洗，造成硝化細(xì)菌數(shù)量的不足，導(dǎo)致硝化反應(yīng)不完全，相當(dāng)于nh4⁺-n未完全氧化而提前結(jié)束曝氣，形成no2^—-n的累積。長時間的硝化不完全使得nob的活性收到抑制，同時顆粒污泥的顆粒形態(tài)有利于實現(xiàn)aob菌的附著與富集，aob菌逐漸成為硝化細(xì)菌中的優(yōu)勢菌，在反應(yīng)器中形成了穩(wěn)定的短程硝化。

本發(fā)明還公開了一種可用于上述培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法的連續(xù)流反應(yīng)器，包括腔體、進(jìn)水口、出水口和曝氣裝置；所述腔體由側(cè)壁環(huán)繞形成，所述腔體包括反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)之間通過分隔板分開，所述分隔板的一端與所述墻體頂部連接，所述分隔板的另一端與所述腔體的底部留有空隙；所述進(jìn)水口設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)的側(cè)壁上，所述出水口設(shè)置在所述沉淀區(qū)的側(cè)壁上，所述曝氣裝置設(shè)置在所述腔體的底部并位于所述反應(yīng)區(qū)；所述連續(xù)流反應(yīng)器還設(shè)有第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板，所述第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板相互連接并環(huán)繞所述曝氣裝置設(shè)置，所述第一回流板和第二回流板前后設(shè)置，所述第三回流板和第四回流板前后設(shè)置；所述第一回流板包括第一左側(cè)邊、第一右側(cè)邊、第一上側(cè)邊和第一下側(cè)邊，所述第一左側(cè)邊和第一右側(cè)邊與所述腔體的側(cè)壁連接，所述第一上側(cè)邊與所述腔體的頂部留有空隙，所述第一下側(cè)邊與所述腔體的底部留有空隙；所述第二回流板包括第二左側(cè)邊、第二右側(cè)邊、第二上側(cè)邊和第二下側(cè)邊，所述第二左側(cè)邊和第二右側(cè)邊與所述腔體的側(cè)壁連接，所述第二上側(cè)邊與所述腔體的頂部留有空隙，所述第二下側(cè)邊與所述腔體的底部留有空隙；所述第三回流板包括第三左側(cè)邊、第三右側(cè)邊、第三上側(cè)邊和第三下側(cè)邊，所述第三左側(cè)邊與所述第一回流板連接，所述第三右側(cè)邊與所述第二回流板連接，所述第三上側(cè)邊與所述腔體的頂部留有空隙，所述第三下側(cè)邊與所述腔體的底部留有空隙；所述第四回流板包括第四左側(cè)邊、第四右側(cè)邊、第四上側(cè)邊和第四下側(cè)邊，所述第四左側(cè)邊與所述第一回流板連接，所述第四右側(cè)邊與所述第二回流板連接，所述第四上側(cè)邊與所述腔體的頂部留有空隙，所述第四下側(cè)邊與所述腔體的底部留有空隙；所述第二回流板與所述分隔板相鄰設(shè)置。所述曝氣裝置出來的氣體向上流動帶動泥水混合物在所述第一回流板、第二回流板、第三回流板和第四回流板之間向上流動，再分別從所述第一回流板和腔體側(cè)壁之間、所述第二回流板和分隔板之間、第三回流板和腔體側(cè)壁之間以及第四回流板和腔體側(cè)壁之間向下流動，回歸所述曝氣裝置處，最終泥水混合物在所述腔體內(nèi)形成回流。

作為優(yōu)選，所述曝氣裝置采用曝氣泵壓縮空氣，采用微孔曝氣盤釋放空氣，采用空氣流量計控制曝氣量實現(xiàn)連續(xù)曝氣和間歇曝氣。

作為優(yōu)選，所述連續(xù)流反應(yīng)器的有效體積是13l。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：所述連續(xù)流反應(yīng)器操作運(yùn)行管理方便，氣液傳質(zhì)效率高，反應(yīng)時間短，提高了反應(yīng)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例二的連續(xù)流反應(yīng)器的主視圖；

圖2是本發(fā)明實施例二的連續(xù)流反應(yīng)器的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明實施例二的連續(xù)流反應(yīng)器的俯視圖。

圖中所示：10-腔體、11-反應(yīng)區(qū)、12-沉淀區(qū)、13-分隔板、20-進(jìn)水口、30-出水口、40-曝氣裝置、51-第一回流板、52-第二回流板、53-第三回流板、54-第四回流板。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

實施例一

一種培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法，是在常溫下，以人工配水為進(jìn)水，以連續(xù)流(cstr)反應(yīng)器為試驗裝置，接種污水處理廠的硝化污泥，試驗中通過增大進(jìn)水氨氮負(fù)荷的運(yùn)行方式實現(xiàn)快速培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥，具體步驟如下：

步驟⑴：cstr反應(yīng)器接種污水處理廠a²/o硝化污泥，接種污泥濃度為3500mg·l^-1。

步驟⑵：設(shè)置所述cstr反應(yīng)器內(nèi)泥水混合物的溫度為20～30℃、ph為7.5～8.0，化學(xué)需氧量濃度為150～180mg·l^-1；控制進(jìn)水氨氮濃度為150～170mg·l^-1；設(shè)置水力停留時間為8h，向泥水混合物進(jìn)行間歇曝氣，設(shè)置間歇曝氣的曝氣周期為1h，曝停比為1～3:1，氨氮負(fù)荷提高至0.72～0.78kg·m^-3·d^-1，通過控制曝氣量調(diào)整所述cstr反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物的回流比，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行23～28天，此時系統(tǒng)內(nèi)污泥平均粒徑為1mm；提高進(jìn)水氨氮負(fù)荷，控制水力停留時間為6h時，繼續(xù)采用所述間歇曝氣的方式，進(jìn)水氨氮負(fù)荷提高至0.84～0.96kg·m^-3·d^-1，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行38～42天，此時反應(yīng)器中顆粒污泥的平均粒徑為0.2mm；進(jìn)一步提高進(jìn)水氨氮負(fù)荷，設(shè)置水力停留時間為4h時，繼續(xù)采用所述間歇曝氣的方式，進(jìn)水氨氮負(fù)荷提高至1.12～1.28kg·m^-3·d^-1，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行56～60天，此時反應(yīng)器中顆粒污泥的平均粒徑為0.4mm，認(rèn)為成功培養(yǎng)了短程硝化顆粒污泥。

所述間歇曝氣的曝停比為3:1，曝氣45min，沉淀15min；曝氣時，分別設(shè)置曝氣量為0.4、0.6、0.8l·min^-1三個階段，每個階段曝氣15分鐘。

所述培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法采用連續(xù)流反應(yīng)器培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥，連續(xù)流反應(yīng)器內(nèi)存在著不斷上升的水流，由此產(chǎn)生較強(qiáng)的水流剪切力，而水流剪切力是形成和維持污泥顆粒至關(guān)重要的條件，加速短程硝化污泥的顆?；^程，有利于形成較大粒徑且結(jié)構(gòu)密實的顆粒污泥；所述培養(yǎng)短程硝化顆粒污泥的方法通過控制曝氣量和曝氣時間，在所述連續(xù)流反應(yīng)器中不斷淘洗，造成硝化細(xì)菌數(shù)量的不足，導(dǎo)致硝化反應(yīng)不完全，相當(dāng)于nh4⁺-n未完全氧化而提前結(jié)束曝氣，形成no2^—-n的累積。長時間的硝化不完全使得nob的活性收到抑制，同時顆粒污泥的顆粒形態(tài)有利于實現(xiàn)aob菌的附著與富集，aob菌逐漸成為硝化細(xì)菌中的優(yōu)勢菌，在反應(yīng)器中形成了穩(wěn)定的短程硝化。

實施例二

請參見圖1～圖3，本發(fā)明采用的連續(xù)流反應(yīng)器的有效體積是13l，包括腔體10、進(jìn)水口20、出水口30和曝氣裝置40；所述腔體10由側(cè)壁環(huán)繞形成，所述腔體10包括反應(yīng)區(qū)11和沉淀區(qū)12，所述反應(yīng)區(qū)11和沉淀區(qū)12之間通過分隔板13分開，所述分隔板13的一端與所述腔體10頂部連接，所述分隔板13的另一端與所述腔體10的底部留有空隙；所述進(jìn)水口20設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)11的側(cè)壁上，所述出水口30設(shè)置在所述沉淀區(qū)12的側(cè)壁上，所述曝氣裝置40設(shè)置在所述腔體10的底部并位于所述反應(yīng)區(qū)12；所述連續(xù)流反應(yīng)器還設(shè)有第一回流板51、第二回流板52、第三回流板53和第四回流板54，所述第一回流板51、第二回流板52、第三回流板53和第四回流板54相互連接并環(huán)繞所述曝氣裝置40設(shè)置，所述第一回流板51和第二回流板52前后設(shè)置，所述第三回流板53和第四回流板54前后設(shè)置；所述第一回流板51包括第一左側(cè)邊、第一右側(cè)邊、第一上側(cè)邊和第一下側(cè)邊，所述第一左側(cè)邊和第一右側(cè)邊與所述腔體10的側(cè)壁連接，所述第一上側(cè)邊與所述腔體10的頂部留有空隙，所述第一下側(cè)邊與所述腔體10的底部留有空隙；所述第二回流板52包括第二左側(cè)邊、第二右側(cè)邊、第二上側(cè)邊和第二下側(cè)邊，所述第二左側(cè)邊和第二右側(cè)邊與所述腔體10的側(cè)壁連接，所述第二上側(cè)邊與所述腔體10的頂部留有空隙，所述第二下側(cè)邊與所述腔體10的底部留有空隙；所述第三回流板53包括第三左側(cè)邊、第三右側(cè)邊、第三上側(cè)邊和第三下側(cè)邊，所述第三左側(cè)邊與所述第一回流板51連接，所述第三右側(cè)邊與所述第二回流板52連接，所述第三上側(cè)邊與所述腔體10的頂部留有空隙，所述第三下側(cè)邊與所述腔體10的底部留有空隙；所述第四回流板54包括第四左側(cè)邊、第四右側(cè)邊、第四上側(cè)邊和第四下側(cè)邊，所述第四左側(cè)邊與所述第一回流板51連接，所述第四右側(cè)邊與所述第二回流板52連接，所述第四上側(cè)邊與所述腔體10的頂部留有空隙，所述第四下側(cè)邊與所述腔體10的底部留有空隙；所述第二回流板52與所述分隔板13相鄰設(shè)置。所述曝氣裝置40采用曝氣泵壓縮空氣，采用微孔曝氣盤釋放空氣，采用空氣流量計控制曝氣量實現(xiàn)連續(xù)曝氣和間歇曝氣。

所述曝氣裝置40出來的氣體向上流動帶動泥水混合物在所述第一回流板51、第二回流板52、第三回流板53和第四回流板54之間向上流動，再分別從所述第一回流板51和腔體10側(cè)壁之間、所述第二回流板52和分隔板13之間、第三回流板53和腔體10側(cè)壁之間以及第四回流板54和腔體10側(cè)壁之間向下流動，回歸所述曝氣裝置40處，最終泥水混合物在所述腔體10內(nèi)形成回流。所述連續(xù)流反應(yīng)器操作運(yùn)行管理方便，氣液傳質(zhì)效率高，反應(yīng)時間短，提高了反應(yīng)效率。所述連續(xù)流反應(yīng)器內(nèi)存在著不斷上升的水流，由此產(chǎn)生較強(qiáng)的水流剪切力，而水流剪切力是形成和維持污泥顆粒至關(guān)重要的條件，加速短程硝化污泥的顆?；^程，有利于形成較大粒徑且結(jié)構(gòu)密實的顆粒污泥。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。