CN1800053A - 一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒污泥亚硝酸盐反硝化脱氮的方法，属于废水生物处理技术领域；本方法包括如下步骤：将接种活性污泥装入上流式污泥床反应器；将含亚硝酸盐废水与有机碳源从所述反应器底部泵入，废水流经污泥床后从反应器上部流出。培养30－90天后，获得良好的亚硝酸盐反硝化颗粒污泥。利用本发明培养的成熟的亚硝酸盐反硝化颗粒污泥粒径为0.5－3mm，密度为1.10－1.30g/cm3，灰分占颗粒污泥干重的50－80％；单颗粒沉降速率平均为70－180m/h；颗粒表面分布着致密的球形菌；污泥床内颗粒污泥浓度(SS)达50－130g/L。本发明具有***内污泥浓度高、反应器效率高、工艺简单等优点。

Description

一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法。
背景技术
污水处理中，硝酸盐或亚硝酸盐一般来自氨氮的生物氧化，当C/N值(COD：NH4 +-N)低于6-8时(COD为有机物化学需氧量)，氨氮硝化所产生的硝酸盐不仅需外加碳源才可能完全脱氮，而且在整个硝化阶段容易积累亚硝酸盐。如果给予合适的硝化环境，先将氨氮氧化成亚硝酸盐，然后实现亚硝酸盐反硝化脱氮，这一过程称之为短程硝化反硝化，可节省25％能耗与40％碳源，同时减少剩余污泥处理量。因此，对高氨氮低碳氮比污水，如城市污水厂污泥处理水、垃圾渗滤液以及许多工业废水(如味精、化工、食品、水产、畜禽、屠宰、焦化、煤气洗涤、氮肥等生产或加工企业排出的废水等)，亚硝酸盐脱氮技术的发明与应用具有重要的现实意义。
目前，短程硝化反硝化主要采用悬浮活性污泥法，由于***内污泥浓度低，存在着反应器效率低、运行条件较苛刻等问题。
发明内容
针对已有技术存在的亚硝酸盐反硝化工艺中由于污泥浓度低而导致反应器效率低等问题，本发明的目的在于提供一种提高反应器效率的颗粒污泥亚硝酸盐脱氮方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，该方法依次包括如下步骤：
A、将接种污泥(好氧絮状活性污泥、厌氧絮状活性污泥、厌氧颗粒污泥或硝酸盐反硝化颗粒污泥中的一种或几种)投入上流式污泥床反应器内；
B、将含有亚硝酸氮与有机物(如甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖等)的废水(COD：NO2-N为2.0-2.5，亚硝酸氮浓度为10-200mg/L)从反应器底部泵入，进水方式为间歇式或连续式；
C、保持反应器内温度恒定(15-30℃)，水力上升流速范围为0.5-10.0m/h；以进入反应器的待处理的亚硝酸盐废水为培养基，经过30-90天培养，可获得所述亚硝酸盐反硝化颗粒污泥，同时含亚硝酸盐废水得到脱氮处理。
其中所述亚硝酸盐反硝化颗粒污泥外观为淡黄色不规则球形颗粒，粒径0.5-3mm，密度为1.10-1.30g/cm3；单颗粒沉降速率平均为70-180m/h；灰分含量高，占颗粒污泥干重的50-80％，主要成分为CaCO3(占灰分的70-75％)。
所述亚硝酸盐反硝化颗粒污泥表面微生物种群单一(球菌属)，优势菌为荔枝状球形菌(直径约5μm)，密布于颗粒污泥表面，污泥最大亚硝酸盐反硝化速率可达0.66gN/(gVSS·d)。
在本发明中，所述的颗粒污泥亚硝酸盐脱氮方法，反应器内颗粒污泥床水力上升流速为0.5-10m/h，反应器内颗粒污泥浓度达50-130gSS/L。
本发明采用颗粒污泥法进行短程硝化反硝化，本发明具有***内污泥浓度高、反应器效率高、工艺简单等优点。
附图说明
图1为本发明的亚硝酸盐反硝化颗粒污泥培养装置；
图2为单颗粒污泥的扫描电镜照片；
图3为颗粒污泥表面扫描电镜照片。
图中标号说明
1-水样贮槽            2-转子流量计
3-USB反应器           4-三相分离器
5-水封器              6-出水贮槽
7-恒温槽              P-计量泵
S1～S5-取样口         S6～S7-出水口
Q1-浓溶液流量(L/h)    Q2-自来水流量(L/h)
Q-反应器进水流量(L/h)
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的：
实施例1
首先将接种污泥投入上流式污泥床反应器内，然后将含有亚硝酸氮与有机物(如甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖等)的废水(COD：NO2-N为2.0-2.5，亚硝酸氮浓度为10-200mg/L)从反应器底部泵入，进水方式为间歇式或连续式，废水流经所述污泥床后从反应器上部流出，保持反应器内温度恒定(15-30℃)，水力上升流速范围为0.5-10.0m/h；经过30-90天培养，可获得所述的亚硝酸盐反硝化颗粒污泥。
亚硝酸盐反硝化颗粒污泥培养具体如下：
试验装置如图1所示。USB(上流式污泥床***)反应器3由透明有机玻璃制作，净尺寸为100×100×1000mm(H)，有效容积为10升，沿反应器不同高度设置5个取样口S1～S5，高度(距底端)分别为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm，反应器顶部设高度为200mm的三相分离器4，三相分离器4与水封器5相连，反应器上部设有两个出水口S6～S7，反应器温度保持在30±1℃。试验用水样反应器进水由两部分组成：浓溶液(Q1，C1)与自来水(Q2，C2)，源水为上海黄浦江上游地表水，水质见表一)，总水量Q＝Q1+Q2(L·h-1)。两者混合浓度(C，表示NO3-N或COD或P等)为反应器进水浓度：
c = c 1 Q 1 + c 2 Q 2 Q ( mg · l - 1 ) , 水样贮槽1内的浓溶液Q1通过计量泵P打入USB反应器3，恒温槽7内的自来水Q2经由转子流量计2进入USB反应器3，浓溶液由甲醇、亚硝酸盐与磷酸二氢钾等按比例配制。反应器进水(混合液)亚硝酸盐氮浓度为10-100mg·L-1，C/N(COD/NO3-N)为2.0-2.5，磷酸二氢钾(P计)为硝酸盐氮的1/10。
将某屠宰厂污水处理***中活性污泥接种到反应器中，接种后反应器中的污泥浓度为4.55gVSS/L。稳定运行30天左右反应器内观察到深棕色的细沙状小颗粒污泥，至45天左右细沙状小颗粒污泥成长为成熟的淡黄色颗粒污泥(图2)。成熟颗粒污泥物理性质见表1。
表1亚硝酸盐反硝化颗粒污泥理化性质
  项目   结果
  粒径Φ(mm)   0.5-1.5(占95％)
  湿密度(g·cm-3)   1.21-1.29
  含水率   68.0-72.0
  VSS/SS   0.23-0.30
  沉降速率(m·h-1)   80-135
  灰分(％)   70-77
亚硝酸盐反硝化颗粒污泥表面微生物种群单一，优势菌为荔枝状球形菌(直径约5μm)，密布于颗粒污泥表面(如图3所示)，试验测得亚硝酸盐反硝化速率最大可达0.66gN/(gVSS·d)。
在水力上升流速为2m/h时，反应器内污泥浓度SS(污泥床内悬浮固体浓度)可达到74.2g/L，VSS(挥发性悬浮固体浓度)达到18.2g/L。在进水浓度为50mgNO2-N/L、容积负荷为8gN/(L·d)时，亚硝酸氮的去除率可达到99％，出水进入出水贮槽6中，出水中的亚硝酸氮低于1mg/L。
实施例2
某化肥厂污水与回用水处理工艺：
该工程处理的污水中工业废水约占80％，生活污水约占20％左右，日处理综合污水30000吨。工艺上，该废水先经短程硝化反硝化生物脱氮工艺(A/O型式)，然后再进行单独的亚硝酸盐生物脱氮。
短程硝化反硝化处理进水水质：COD平均为250-300mg/L，氨氮平均为101-142mg/L，C/N很低(C/N值约为2.34)，经短程硝化反硝化后，出水COD、NH3-N、NO2-N与NO3-N分别为15-20mg/L、0.1-1.0mg/L、45-50mg/L、2-3mg/L。
然后将上述出水采用亚硝酸盐反硝化颗粒污泥进一步处理，甲醇投加量为125mg/L(COD计)，在反应时间为20min时，反应器出水NO2-N为1mg/L以下，亚硝酸盐去除率为98％以上，反应器去除速率为3.6gN/(L·d)。
由上述实施例可以看出，利用本发明颗粒污泥亚硝酸盐脱氮方法，反应器效率高、亚硝酸盐去除率高。

Claims (6)

1、一种利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，该方法依次包括如下步骤：
A、将好氧絮状活性污泥、厌氧絮状活性污泥、厌氧颗粒污泥或硝酸盐反硝化颗粒污泥中的一种或几种投入上流式污泥床反应器内；
B、将含有亚硝酸盐与有机物的废水从反应器底部泵入，进水方式为间歇式或连续式，其中亚硝酸氮浓度为10-200mg/L；
C、保持反应器内温度恒定，恒定温度的范围为15-30℃，水力上升流速范围为0.5-10.0m/h；以进入反应器的待处理的亚硝酸盐废水为培养基，经过30-90天培养，可获得所述亚硝酸盐反硝化颗粒污泥，同时含亚硝酸盐废水得到脱氮处理。
2、根据权利要求1所述的利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，其特征在于：所述反硝化菌为荔枝状球形菌，密布于颗粒污泥表面。
3、根据权利要求1所述的利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，其特征在于：所述C步骤获得的亚硝酸盐反硝化颗粒污泥外观为淡黄色不规则球形颗粒，粒径0.5-3mm，密度为1.10-1.30g/cm3，单颗粒沉降速率平均为70-180m/h，灰分占颗粒污泥干重的50-80％。
4、根据权利要求1所述的利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，其特征在于：所述B步骤废水中有机物与亚硝酸氮比例关系为：COD∶NO2-N为2.0-2.5；亚硝酸氮浓度为10-200mg/L。
5、根据权利要求1所述的利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，其特征在于：所述污泥最大亚硝酸盐反硝化速率为0.66gN/(gVSS·d)。
6、据权利要求1所述的利用颗粒污泥进行亚硝酸盐脱氮的方法，其特征在于：所述反应器内颗粒污泥床在水力上升流速为0.5-10m/h时，反应器内颗粒污泥浓度可达50-130gSS/L。
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