CN105236573B - 一种城市污水snad生物膜的快速培养方法 - Google Patents

一种城市污水snad生物膜的快速培养方法 Download PDF

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Abstract

一种城市污水SNAD生物膜的快速培养方法属于水环境恢复与再生领域。本发明的目的在于解决城市污水碳氮比低，脱氮效率低，大量能源浪费的问题。其方法为：以生活污水为原水，采用序批式生物膜反应器，温度控制为30℃，曝气量为500L/h，首先培养高效的硝化生物膜，然后将曝气阶段改变为间歇曝气方式，在非曝气阶段，设置水力搅拌装置，使载体与污水充分混合，其他条件不变。间歇曝气的循环次数应避免氨氮降解完毕之后过量曝气。经过一段时间，成功培养出了SNAD生物膜，反应器总氮去除率达到80％以上。批试实验表明生物膜载体的厌氧氨氧化、亚硝态氮反硝化活性良好，好氧亚。

Description

一种城市污水SNAD生物膜的快速培养方法
技术领域
本发明属于一种污水处理技术领域，涉及到一种生活污水SNAD生物膜的培养方法。
背景技术
城市生活污水传统生物脱氮采用硝化，反硝化工艺，存在着碳源不足，曝气消耗量大的问题。厌氧氨氧化生物脱氮技术具有降低能耗，节省碳源，减少污泥生成量等优点。采用同步亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化工艺(SNAD)可以在一个反应器中实现氨氮和COD的去除。但是好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化(anammox)菌生长速率慢，细胞产率低，对环境变化敏感，导致优势菌富集驯化时间长，处理效率低，对反应器生物截留能力要求高。目前SNAD工艺的研究集中在人工配水和高含氮废水(垃圾渗滤液、污泥脱水液)，关于低氨氮城市污水的研究较少。生物膜反应器和SBR运行方式有助于减少反应器内污泥流失，增加反应器内的污泥浓度，提高反应器的耐冲击负荷，较好的解决传统工艺泥水分离时间长、容积负荷率问题。
发明内容
本发明能够培养出具有较高活性的SNAD生物膜，在一个反应器完成同步亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化工艺，实现氨氮和COD的去除，提高反应器对污泥的持流能力。本发明涉及一种城市污水SNAD生物膜的快速培养方法，其特征在于：
(1)反应器采用SBR运行模式，周期运行完毕之后马上进行下一个周期，排水比为81％，排水口设置在反应器底部以上20cm处，排水口直径大小为20mm。反应器内放置鲍尔环，鲍尔环的直径为25mm，中间分成多个小格，每个小格的直径为4mm。
(2)鲍尔环的体积/反应器的体积比R值控制在37％。
(3)硝化生物膜的培养：
反应器采用SBR运行方式进水(5min)，曝气(240min)，沉淀(10min)，排水(10min)，静置(1min)；
SBR反应器内温度控制为30℃，曝气量为500L/h，周期内溶解氧维持在2-8mg/L；
硝化生物膜反应器的氨氮去除负荷达到0.20-0.25kg N/(m3·d)，表明硝化生物膜反应器已经驯化好，进入下一阶段；
(4)亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜培养阶段：
改变前面所述的驯化好的硝化生物膜反应器运行方式为：进水(5min)，间歇曝气(20min曝气/20min非曝气)，后曝气(20min)，沉淀(10min)，排水(10min)，静置(1min)。
间歇曝气设置为：20min曝气/20min非曝气。
反应器内温度控制为30℃，曝气量500L/h，曝气阶段溶解氧为5.0-5.5mg/L。
在非曝气阶段，水力搅拌装置启动，使载体与污水充分混合。
一个周期内曝气和非曝气的循环次数控制为11次，保证周期内氨氮降解完毕，进水COD负荷控制为0.30-0.40kg COD/(m3·d)。运行一段时间，待反应器的总氮去除能力达到50％后，为了避免氨氮降解完毕之后过量曝气，减少一个周期内曝气和非曝气的循环次数为7次。
(5)当总氮去除率大于80％，表明亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜培养成功。
附图说明
1.反应器装置如图1所示。
2.图1中，1-进水泵；2-气体流量计；3-曝气盘；4-电磁阀；5-排水管；6-加热棒；7-溶解氧探头；8-pH探头；9-鲍尔环；10-水力搅拌器；11-控制***；
具体实施方式
1.反应器装置如图1所示。
2.实例使用的进水为小区生活污水，进水氨氮浓度60-80mg/l，硝氮浓度小于1mg/l，亚氮浓度小于1mg/l，COD浓度为160mg/l-250mg/l。
3.采用上述方法的操作步骤如下：
1)反应器装置和进水
反应器采用SBR运行模式，周期运行完毕之后马上进行下一个周期，排水比为81％，首先培养高效的硝化生物膜，然后培养亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜。
反应器内放置鲍尔环，鲍尔环的直径为25mm，中间分成多个小格，每个小格的直径为4mm。
鲍尔环的体积/反应器的体积比R值控制在37％。
反应器内絮体污泥浓度(MLSS)为1000mg/L，载体污泥浓度(MLSS)为0.05g/个载体。
进水为城市生活污水，进水氨氮浓度60-80mg/L，硝氮浓度小于1mg/L，亚氮浓度小于1mg/L，COD浓度为160-250mg/L；
2)硝化生物膜反应器运行工况：
采用SBR反应器，SBR运行周期为：进水(5min)，曝气(240min)，沉淀(10min)，排水(10min)，静置(1min)。反应器有效盛水容积为77.7L，每次进水63L，排水比为81％，排水口设置在底部以上20cm处，排水口直径大小为20mm。反应器内温度控制为30℃，曝气量500L/h，周期内溶解氧为2-8mg/L，硝化生物膜反应器的氨氮去除负荷达到0.20-0.25kg N/(m3·d)，表明硝化生物膜反应器已经驯化好，进入下一阶段。
3)亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜培养阶段：
①工况控制：
改变前面所述的驯化好的硝化生物膜反应器运行方式为：进水(5min)，间歇曝气(20min曝气/20min非曝气)，后曝气(20min)，沉淀(10min)，排水(10min)，静置(1min)。反应器内温度控制为30℃，曝气量500L/h，曝气阶段溶解氧为5.0-5.5mg/L。
间歇曝气设置为：20min曝气/20min非曝气。
在非曝气阶段，水力搅拌装置启动，使载体与污水充分混合。
一个周期内曝气和非曝气的循环次数控制为11次，保证周期内氨氮降解完毕，进水COD负荷控制为0.30-0.40kgCOD/(m3·d)，运行20d。待反应器的总氮去除能力达到50％后，为了避免氨氮降解完毕之后过量曝气，减少一个周期内曝气和非曝气的循环次数为7次，继续运行20d。
连续运行实验的结果表明，在上述条件下，曝气和非曝气的循环次数控制为11次时，反应器的总氮去除率变化范围为57-74％，曝气和非曝气的循环次数控制为7次时，反应器的总氮去除率逐渐上升到83％。第40d，批试实验表明生物膜载体的厌氧氨氧化活性达到0.232kg TN/(kg VSS·d)，亚硝态氮反硝化活性为0.211kg N/(kg VSS·d)。好氧亚硝态氮化活性为0.017kg N/(kg VSS·d)。
4.在上述原理的基础上还可以做出其他形式的变化和变动。这些变化和变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种城市污水SNAD生物膜的快速培养方法，城市污水为城市生活污水，氨氮浓度为60-80mg/L，硝氮浓度小于1mg/L，亚氮浓度小于1mg/L，COD浓度为160-250mg/L；
其特征在于：
(1)反应器采用SBR运行模式，周期运行完毕之后马上进行下一个周期，排水比为81％，排水口设置在反应器底部以上20cm处，排水口直径大小为20mm；反应器内放置鲍尔环，鲍尔环的直径为25mm，中间分成多个小格，每个小格的直径为4mm；
(2)鲍尔环的体积/反应器的体积比R值控制在37％；
(3)硝化生物膜的培养：
反应器采用SBR运行方式：进水5min，曝气240min，沉淀10min，排水10min，静置1min；
SBR反应器内温度控制为30℃，曝气量为500L/h，周期内溶解氧维持在2-8mg/L；
硝化生物膜反应器的氨氮去除负荷达到0.20-0.25kg N/(m3·d)，表明硝化生物膜反应器已经驯化好，进入下一阶段；
(4)亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜培养阶段：
改变硝化生物膜反应器的运行方式并且改变后的一个周期运行方式为：进水5min，间歇曝气20min曝气/20min非曝气，后曝气20min，沉淀10min，排水10min，静置1min；
反应器内温度控制为30℃，曝气量500L/h，曝气阶段溶解氧为5.0-5.5mg/L；
在非曝气阶段，水力搅拌装置启动，使鲍尔环与污水充分混合；
一个周期内曝气和非曝气的循环次数控制为11次，保证周期内氨氮降解完毕，进水COD负荷控制为0.30-0.40kgCOD/(m3·d)；运行一段时间，待反应器的总氮去除能力达到50％以上后，减少一个周期内曝气和非曝气的循环次数为7次；
当总氮去除率大于80％，表明亚硝化，厌氧氨氧化，反硝化的耦合脱氮生物膜培养成功。
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