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通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法.pdf

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通过 生物 添加 强化 城市 污水 SPNA 系统 性能 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910078823

申请日:

20190115

公开号:

CN109626573A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C02F3/30;C02F3/34 主分类号: C02F3/30;C02F3/34
申请人: 青岛大学
发明人: 苗圆圆;于德爽
地址: 266071 山东省青岛市市南区宁夏路308号青岛大学
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910078823

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开了通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,属于污水生物处理技术领域。针对城市污水SPNA工艺存在的Anammox菌难以大量富集、系统脱氮效果差等问题,本发明提出了一种强化城市污水SPNA系统中Anammox菌活性、进而提高系统脱氮性能的方法。该方法主要从两大方面强化Anammox菌活性:一方面,定期向SPNA系统中投加全程硝化污泥,强化AOB活性,增加系统内亚硝态氮生成速率,为Anammox菌提供更多的亚硝态氮基质,促进Anammox菌富集;另一方面,采用间歇曝气结合絮体污泥龄控制,抑制和淘洗NOB,增加Anammox菌的基质竞争优势。本发明可通过生物添加全程硝化污泥提高系统内Anammox菌活性,强化SPNA系统脱氮效果,具有操作简单,适用性广,出水效果好等优点。

权利要求书

1.通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,其特征在于:在间歇曝气条件下,定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,实现SPNA系统中Anammox菌活性的强化和脱氮效果的提高。 2.根据权利要求1所述的强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,其特征在于:在间歇曝气条件下运行城市污水SPNA?#20174;?#22120;,其中间歇曝气模式中缺氧时间为20-25min,控制DO浓度<0.1mg/L;好氧时间为5-10min,DO浓度为0.4-0.6mg/L。 3.根据权利要求1所述的强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,其特征在于:定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,投加周期为20-40d,投加量为系统内污泥总量的5-10%,其中污泥量以MLVSS计算。 4.根据权利要求1所述的强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,其特征在于?#22909;?#22825;从系统内排除絮体污泥200-250mL,控制絮体污泥龄在40-50d。

说明书


通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法
技术领域


本发明涉及通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,属于污水生物
处理技术领域。


背景技术


随着我国的水体富营养化问题日益?#29616;兀?#27745;水的高效脱氮越来越受到人们的重
视。传统的硝化-反硝化生物脱氮工艺存在曝气能耗高、剩余污泥产量大、需要外加有机碳
源等诸多问题。短程硝化-厌氧氨氧化一体化(SPNA)工艺是一?#20013;?#22411;的自养生物脱氮工艺。
在该工艺中,氨氧化菌(AOB)将污水?#24615;家?#21322;的氨氮氧化为亚硝态氮,在缺氧环境中,厌氧
氨氧化(Anammox)菌将这部分亚硝态氮与剩余的氨氮转化为氮气和少量的硝态氮,完成脱
氮过程。SPNA工艺只需将部分氨氮氧化,节省了曝气能?#27169;?#19988;主要的脱氮功能菌AOB和
Anammox菌均为自养菌,无需有机碳源且污泥产率低,与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相
比,SPNA工艺具有?#23665;?#30465;约60%的曝气量、无需有机碳源、?#29575;?#27668;体产量少、减少约90%的
剩余污泥产量的优点。


近年来,SPNA工艺越来越受到人们的关注。目前,SPNA技术主要应用于高温、高氨
氮废水的处理,其在城市污水处理方面的应用?#28304;?#22312;诸多瓶颈问题亟待解决。其中,
Anammox菌难以大量生长富集是主要的难点。一方面,由于Anammox菌生长速率?#19979;?#22312;基质
浓度低、常低温环境的城市污水处理系统中难以大量富集,限制了城市污水SPNA系统脱氮
效果的提高。现有的关于SPNA系统处理低氨氮废水的报道中,总氮(TN)去除率一般?#31995;汀?#27492;
外,城市污水处理系统中亚硝酸盐氧化菌(NOB)容易大量富集,并与Anammox菌竞争亚硝态
氮,抑制了Anammox菌的生长,进一?#36739;?#21046;了城市污水SPNA工艺的应用。在全世界范围内超
过50%的处理高氨氮废水的Anammox?#20174;?#22120;均存在NOB大量富集、出水中硝态氮累积的问
题。对于城市污水SPNA系统,由于缺少高游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)等NOB抑制条件,更
难抑制NOB活性。NOB大量富集会导致出水硝态氮升高,造成SPNA系统脱氮效果恶化。此外,
亚硝态氮可以很快被NOB利用,Anammox菌由于缺少基质,生长受到抑制,活性下降,进一步
导致脱氮效果恶化。因此,强化城市污水SPNA系统的脱氮性能的关键是强化系统中Anammox
菌的活性和竞争优势。


发明内容


针对城市污水SPNA系统中存在的基质浓度低、NOB易富集等原因造成的Anammox菌
难以大量生长富集、系统脱氮效果差等问题,本发明提出了一种通过生物添加强化城市污
水SPNA系统中Anammox菌活性、进而提高系统脱氮性能的方法,主要从两大方面强化
Anammox菌活性。一方面,定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,全程硝化污泥中
含有大量的AOB和NOB,定期向系统中投加全程硝化污泥可强化AOB活性,提高系统内亚硝态
氮生成速率,为Anammox菌提供更多的亚硝态氮基质,促进Anammox菌富集。另一方面,全程
硝化污泥中NOB丰度亦较高,可能会导致SPNA系统内NOB活性增高,与Anammox菌竞争亚硝态
氮基质,不利于Anammox菌富集。因此,采用间歇曝气(即循环缺氧/好氧)运行方式抑制城市
污水SPNA系统中NOB活性,结合絮体污泥龄的控制,实现NOB的抑制和淘洗。本发明主要包括
以下方面:


1)在间歇曝气条件下运行城市污水SPNA?#20174;?#22120;,其中间歇曝气模式中缺氧时间为
20-25min,控制DO浓度<0.1mg/L;好氧时间为5-10min,DO浓度为0.4-0.6mg/L。


2)定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,投加周期为20-40d,投加量为
系统内污泥总量的5-10%,其中污泥量以挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)计算。


3)通过湿式筛网法每天从系统内排除絮体污泥200-250mL,控制絮体污泥龄为40-
50d。


本发明所提供的强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法,通过生物添加全程硝化
污泥强化系统内AOB活性,提高系统内亚硝态氮产量,为Anammox菌提供更多的基质;利用间
歇曝气运行方式抑制NOB活性,实现单个?#20174;?#21608;期内AOB的生长速率大于NOB,结合控制絮体
污泥龄,实现NOB的抑制和淘洗,提高Anammox菌竞争亚硝态氮基质的能力和优势。在这种运
行条件下,Anammox菌逐渐得到富集,活性逐渐增加,利于城市污水SPNA系统稳定性和脱氮
效果的提高。


本发明专利具有以下优势:


1)本发明所需要添加的活性污泥较易获得:城市污水处理厂一般采用传统硝化-
反硝化生物脱氮工艺进行脱氮处理,因此,可在各城市污水处理厂获取大量的全程硝化污
泥。


2)本发明控制方法简单:间歇曝气运行方式主要控制合适的缺氧、好氧时间和DO
浓度,无需其他控制手段和设备,操作方便。


3)本发明对水质没有特殊要求,不需要额外添加药品,具有较广泛的工程意义。


4)本发明中,通过生物添加全程硝化污泥强化了AOB活性,提高亚硝态氮生成速
率,并进一步提高了Anammox菌活性和丰度,利于系统脱氮效果和脱氮速率的提高,可实现
稳定高效的城市污水自养脱氮。


综上所述,本发明具有操作简单,适用性广,出水效果好,SPNA系统脱氮速率高的
优点。


附图说明


图1是本发明所用的城市污水SPNA系统脱氮效果图。


图2是本发明所用的城市污水SPNA系统Anammox菌总活性变化图。


具体实施方式


下面结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。


实施例1:


实验采用序批式?#20174;?#22120;构建SPNA?#20174;?#22120;(有效体积为10L),采用某小区经过除碳
预处理的生活污水为原水,具体水质如下:NH
4
+-N 36.5-79.5mg-N/L,NO
2
--N 0-5.2mg-N/L,
NO
3
--N 0-5.7mg-N/L,COD 55.6-82.8mg/L。SPNA?#20174;?#22120;的污泥浓度为3000-4000mg/L;生物
添加污泥为取自城市污水处理厂A
2/O系统的全程硝化污泥,污泥浓度为5000-7500mg/L。


具体运行操作如下:


1)在间歇曝气条件下运行SPNA?#20174;?#22120;,其中间歇曝气模式中缺氧时间为20-
25min,DO浓度<0.1mg/L;好氧时间为5-10min,DO浓度为0.4-0.6mg/L。


2)定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,投加周期为20-40d,投加量为
系统内污泥总量的5-10%,其中污泥量以MLVSS计算。


3)通过湿式筛网法每天从系统内排除絮体污泥200-250mL,控制絮体污泥龄在40-
50d。


生物添加条件下SPNA系统脱氮效果如图1。


在运行前期(1-42天),未添加全程硝化污泥,系统平均出水TN浓度为51.4mg/L,平
均TN去除率为24.7%,SPNA系统脱氮效果较差。这主要与系统内Anammox菌活性?#31995;?#26377;关。
自第43天起定期向SPNA系统中投加全程硝化污泥,随着?#20174;?#22120;的运行,SPNA系统TN去除率
逐渐升高,平均TN去除率达到66.1%(132-166天),脱氮效果明显提高。


生物添加条件下SPNA系统中Anammox菌总活性变化情况如图2。


在实验前期,SPNA系统内Anammox菌活性?#31995;停?#33258;第43天开始,定期向系统内添加
全程硝化污泥。Anammox菌活性由3.3(第32天)升高至6.9mg-N/(L·h)(第160天),表明
Anammox菌大量富集,活性明显升高。Anammox菌活性变化趋势与脱氮效果变化趋势一致。该
结果表明,在间歇曝气条件下,定期向城市污水SPNA系统中投加全程硝化污泥,可有效提高
系统内Anammox菌活性和系统脱氮性能,利于SPNA系统的稳定。


以上对本发明所提供的通过生物添加强化城市污水SPNA系统脱氮性能的方法进
行了详?#38468;?#32461;,并且应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例
的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;对于本领域的一般技术人员,依据
本发明的思想,在具体实施方式上均会有改变之处,因此,本说明书内容不应理解为对本发
明的限制。


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