一種氣體自循環(huán)強(qiáng)化短程反硝化顆粒污泥培養(yǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體自循環(huán)強(qiáng)化短程反硝化顆粒污泥培養(yǎng)的方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，厭氧氨氧化菌利用二氧化碳作為碳源，以亞硝酸氮為電子受體，氨氮為電子供體，將亞硝酸氮和氨氮同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾纳镞^程。厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)屬于自養(yǎng)脫氮，與傳統(tǒng)的反硝化脫氮技術(shù)相比，無需碳源、無需供氧，且剩余污泥產(chǎn)量少，容積氮去除效率高，從而大大降低污水處理過程中的能耗和成本。因此，自從20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)以來，該工藝引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段采用厭氧氨氧化的污水自養(yǎng)脫氮工藝，主要集中在高氨氮廢水的處理，并且已經(jīng)在工程實(shí)踐中得到了應(yīng)用，如van der Star等在荷蘭鹿特丹建立世界上第一個(gè)厭氧氨氧化工程處理污泥消化液，經(jīng)過
3.5年的啟動(dòng)，最終TN去除容積負(fù)荷達(dá)到9.5kg N.m_3.cf1。但是該技術(shù)應(yīng)用于低氨氮廢水(如城市生活污水)的報(bào)道很少，主要是由于厭氧氨氧化過程的電子受體——亞硝酸鹽氮難以穩(wěn)定的通過短程硝化獲取，從而制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
[0003]反硝化過程中亞硝酸鹽的積累也是獲取厭氧氨氧化技術(shù)電子受體的另外一種途徑。本課題組對反硝化過程亞硝酸的積累特性進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。采用SBR反應(yīng)器，利用人工配水，以乙酸鈉為碳源，最終亞硝酸鹽的積累率達(dá)到80%以上，并且這種高亞硝酸積累特性能夠穩(wěn)定維持，即實(shí)現(xiàn)了短程反硝化(NO3--N — NO2--N)。將短程反硝化技術(shù)用于厭氧氨氧化出水的深度脫氮同樣獲得了理想的脫氮效果。然而在SBR反應(yīng)器中亞硝酸鹽產(chǎn)生速率低，而厭氧氨氧化過程具有很高的容積氮去除速率，在多數(shù)實(shí)際運(yùn)行過程中要求亞硝酸鹽的持續(xù)供應(yīng)。因此，開發(fā)高亞硝酸鹽積累速率的運(yùn)行系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]有研宄表明，上流污泥床USB反應(yīng)器可以培養(yǎng)反硝化顆粒污泥，并連續(xù)不斷地將進(jìn)水中的硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮去除，具有較高的氮去除效率。因此，理論上可以通過USB反應(yīng)器培養(yǎng)短程反硝化顆粒污泥來實(shí)現(xiàn)持續(xù)亞硝酸鹽積累。但在實(shí)際中，由于短程反硝化過程中僅有很少量氣體生成，使得USB反應(yīng)器內(nèi)的污泥無法有效的流化，往往會發(fā)生溝流現(xiàn)象及死區(qū)的存在，從而大大降低反應(yīng)器的運(yùn)行效率及亞硝酸鹽氮的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，在密閉USB反應(yīng)器頂部設(shè)一排氣口，通過蠕動(dòng)泵與USB反應(yīng)器底部進(jìn)水口相連，控制一定轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)氣體的自動(dòng)循環(huán)，以避免USB反應(yīng)器內(nèi)溝流及死區(qū)的出現(xiàn)，并且可以有效的解決傳統(tǒng)反硝化USB中出現(xiàn)的污泥上浮問題，從而實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽氮穩(wěn)定、持續(xù)產(chǎn)生，為后續(xù)厭氧氨氧化工藝提供穩(wěn)定的電子受體。
[0006]一種氣體自循環(huán)強(qiáng)化短程反硝化顆粒污泥培養(yǎng)的方法，應(yīng)用如下裝置，該裝置包括進(jìn)水箱1、碳源儲備箱2、三通3、USB反應(yīng)器4和出水箱5 ;進(jìn)水箱I通過第一蠕動(dòng)泵1.1與三通3的一端相連；碳源儲備箱2通過第二蠕動(dòng)泵2.1與三通3的另一端相連；進(jìn)行箱中廢水與碳源儲備箱中有機(jī)物在三通匯合后進(jìn)入U(xiǎn)SB反應(yīng)器4底部的第一進(jìn)水口 4.1 ;USB反應(yīng)器設(shè)有排泥口 4.3、布水盤4.4、取樣口 4.5、三相分離器4.6、溢流堰4.7和出水口 4.8 ;出水口 4.8與出水箱5相連；布水盤4.4中設(shè)有直徑為2?4mm的圓形小孔；三相分離器4.6頂部設(shè)有排氣口 4.9，其通過第三蠕動(dòng)泵4.10與USB反應(yīng)器底部第二進(jìn)水口 4.2相連。
[0007]其特征在于，包括以下步驟:
[0008]I)接種短程反硝化污泥，使其在USB反應(yīng)器中的污泥濃MLSS在3000?8000mg/L，污泥齡SRT控制在6?14天；
[0009]2)進(jìn)水箱中含硝酸鹽氮廢水經(jīng)過第一蠕動(dòng)泵與碳源儲備箱中的有機(jī)碳源經(jīng)過第二蠕動(dòng)泵通過三通匯合由第一進(jìn)水口進(jìn)入U(xiǎn)SB反應(yīng)器，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷OLR與硝酸鹽氮負(fù)荷NLR之比在2.5?4.5之間；
[0010]3)含硝酸鹽氮廢水從USB反應(yīng)器底部流入，從下而上經(jīng)過三相分離器從出水口排出，含硝酸鹽氮廢水的水力停留時(shí)間HRT在15?50min之間；
[0011]4)三相分離器頂部的排氣口通過第三蠕動(dòng)泵與USB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口相連，控制第三蠕動(dòng)泵氣體循環(huán)流速在0.30?1.50L/h，使USB反應(yīng)器內(nèi)的氣體不斷循環(huán)。
[0012]技術(shù)原理:短程反硝化是指異養(yǎng)反硝化菌在有機(jī)物存在的條件下，將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的過程。在培養(yǎng)短程反硝化顆粒污泥的上流式污泥床反應(yīng)器USB中，由于反硝化過程沒有氣體或只有少量的氮?dú)馍?，使得污泥在USB反應(yīng)器中無法流化，導(dǎo)致溝流及死區(qū)現(xiàn)象的發(fā)生。通過蠕動(dòng)泵將USB反應(yīng)器頂部的氣體回流到反應(yīng)器底部，然后從下到上再次回到頂部。實(shí)際過程中，雖然蠕動(dòng)泵控制的氣體回流處于連續(xù)運(yùn)行，但由于氣體流速小，氣體從反應(yīng)器底部回流到頂部時(shí)是以脈沖曝氣的形式，間歇從底部流入頂部，同時(shí)加強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)污泥的流化。另外，當(dāng)氣體脈沖式回流到頂部時(shí)，由于反應(yīng)器的密閉性及氣體回流泵轉(zhuǎn)速的限定，使得三相分離器上部氣體突然增多，壓力增大，三相分離器以下的污泥向下流動(dòng)，避免因氣體的帶動(dòng)出現(xiàn)污泥上浮。因此，通過蠕動(dòng)泵對USB反應(yīng)器內(nèi)氣體回流可以有效解決溝流及死區(qū)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)防止污泥上浮，從而獲取穩(wěn)定密實(shí)的短程反硝化顆粒污泥。
[0013]與現(xiàn)有連續(xù)流反硝化顆粒污泥相比，本發(fā)明具有明顯的優(yōu)勢:通過對USB反應(yīng)器內(nèi)氣體的回流，可以有效避免短程反硝化USB反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)溝流及死區(qū)現(xiàn)象，并且可以有效防止污泥上?。涣硗?，本發(fā)明本提供的方法操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，有利于短程反硝化工藝及厭氧氨氧化脫氮技術(shù)的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種氣體自循環(huán)強(qiáng)化短程反硝化顆粒污泥培養(yǎng)的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為所培養(yǎng)的短程反硝化顆粒污泥形態(tài)圖。
[0016]圖1中I為進(jìn)水箱、2為有機(jī)碳源儲備箱、3為三通、4為USB反應(yīng)器、5為出水箱、1.1為第一蠕動(dòng)泵、2.1為第二蠕動(dòng)泵、4.1為第一進(jìn)水口、4.2為第二進(jìn)水口、4.3為排泥口、
4.4為布水盤、4.5為取樣口、4.6為三相分離器、4.7為溢流堰、4.8為出水口、4.9為排氣口、4.10為第三蠕動(dòng)泵。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:如圖1所示，一種氣體