一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法屬于廢水自養脫氮領域。其步驟為：按1:3～3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱的濾料，依次排布兩種濾料，在限氧連續流條件下啟動自養脫氮濾柱。首先，在低負荷條件下啟動全程自養脫氮濾柱，隨著濾柱內微生物對環境的不斷適應，濾柱的處理能力不斷提高，直到氨氮基本被去除。隨后進入高負荷培養階段，采用保持進水基質濃度不變、縮短水力停留時間的方式來提高進水氨氮負荷，強化濾柱的處理性能。相比于傳統自養脫氮濾柱的啟動方式，本方法具有啟動快速，總氮去除負荷高，厭氧氨氧化菌用量少等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于污水處理及資源化領域。具體涉及在濾柱形式的反應器中啟動全程自 養脫氮工藝的方法。適合于高氨氮、低碳氮比的污廢水處理。
技術介紹
Third等在 1999年提出了CANON(Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite)工藝，即單級全程自養脫氮工藝，該工藝基于短程硝化和厭氧氨氧化生物反 應。與傳統全程硝化反硝化工藝相比，該工藝具有脫氮流程短、占地面積小、基建投資少;節 約氧消耗量、減少碳排放;剩余污泥少;無需外加碳源等諸多優點。該工藝符合低碳、高效、 可持續的污廢水處理理念，是一種前景廣闊的新工藝。 全程自養脫氮工藝的工藝形式主要包括活性污泥工藝、生物膜工藝和顆粒污泥工 藝等。尤其是基于生物膜的全程自養脫氮濾柱，由于操作簡便，運行穩定，耐沖擊負荷強，去 除負荷高，受到了廣泛的關注。近年來，Liang yuhai、Zeng Taotao等諸多研究者采用濾柱 生物膜的形式實現了全程自養脫氮工藝。 全程自養脫氮顆粒污泥工藝的原理是：由于生物膜的的傳質阻力，使得生物膜內 部存在著沿徑向分布的基質濃度梯度和溶解氧濃度梯度，由此產生了外部好氧而內部厭氧 的微觀氧環境。首先，廢水中的NH4+-N在好氧外層被AOB(好氧氨氧化菌）作用，反應產生 N02--N，同時消耗掉氧氣；其次，生成的NO2--N與剩余的NH/-N向生物膜的厭氧內層擴散，在 AnAOB(厭氧氨氧化菌）的作用下，反應生成N2釋放，同時生成少量的NO3I,完成整個脫氮過 程。 與其他全程自養脫氮工藝相比，全程自養脫氮生物膜工藝具有微生物持有量高、 處理負荷高、截留性能強、抗沖擊能力強等諸多優點。目前，眾多研究者采用先培養厭氧氨 氧化菌在接種亞硝化細菌啟動自養脫氮工藝。傳統方法中，接種亞硝化絮狀污泥很難使得 亞硝化細菌和厭氧氨氧化菌混合完全，不利于亞硝化菌形成厭氧微環境，難以減輕溶解氧 對厭氧氨氧化菌的抑制。更重要的是，自養脫氮工藝限速步驟是亞硝化，只需要少量的厭氧 氨氧化菌就可以啟動自養脫氮反應器，所以將一個厭氧氨氧化濾柱轉變為自養脫氮濾柱是 不節約、低效率的。 因此，本專利技術提供了。
技術實現思路
本專利技術提供1. ，其特征在于，包括如下步驟： 按照1:3~3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱的濾料，按亞硝 化濾料、厭氧氨氧化濾料的順序依次排布兩種濾料，每層濾料厚度為1~30cm，濾層共2~60 個;濾柱底部設置進水口和曝氣裝置；以合成廢水作為進水基質，進水NH4+-N濃度為80~ 120mg/L，投加 NaHCO3將基質pH控制在7.6~8.2之間；溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定 儀聯合控制； 根據進水負荷的不同分為以下兩個階段： 階段I為低負荷適應階段：接種初期，水力停留時間HRT為2~6h，濾速為0.1~ 0.3m/h，通過調節氣體流量計使得濾柱中溶解氧在0.2~0.5mg/L，當反應器連續5天以上氨 氮去除率大于90%，總氮去除率大于75%時，認為微生物已經適應了反應器的水力條件，濾 柱初步啟動成功； 階段II為負荷提高階段：；保持進水NH/-N濃度不變，縮短水力停留時間HRT至1~ 3h，濾速為0.2~0.6m/h;通過提高曝氣量來使得反應器溶解氧在0.4~I .Omg/L之間；當反 應器連續5天以上氨氮去除率大于90%，總氮去除率大于75%時，認為全程自養脫氮濾柱啟 動成功。 本專利技術采用將亞硝化濾料和厭氧氨氧化濾料分層混合的方式啟動全程自養脫氮 濾柱。與傳統自養脫氮濾柱啟動相比，分層混合濾料的啟動方式，可以更好地將亞硝化菌和 厭氧氨氧化菌混合均勻，有利于形成厭氧的微環境，減小溶解氧對厭氧氨氧化菌的抑制;其 次，亞硝化是自養脫氮的限速步驟，分層混合濾料可以接種大量的亞硝化菌，用該方法啟動 的濾柱初期氨氮去除率高，自養脫氮濾柱啟動時間短;最重要的是，厭氧氨氧化菌倍增時間 長，難于富集和培養，分層混合濾料啟動相比于常規自養脫氮濾柱啟動，節約了厭氧氨氧化 菌的使用量，大大降低了成本，有利于自養脫氮工藝的推廣。 因此可以說分層混合濾料啟動自養脫氮濾柱不僅是高效的，同時也是經濟的。【附圖說明】： 圖1是本專利技術中具體實例的濾柱裝置示意圖 ①承托層②氣栗③蠕動栗④水箱⑤出水管 ⑥曝氣盤⑦氣管⑧火山巖填料⑨水浴 圖2是本專利技術中具體實例啟動亞硝化濾柱時進出水氮素的變化圖 圖3是本專利技術中具體實例啟動亞硝化濾柱時亞硝化率及負荷的變化圖 圖4是本專利技術中具體實例啟動厭氧氨氧化濾柱時進出水氮素的變化圖 圖5是本專利技術中具體實例啟動厭氧氨氧化濾柱時總氮去除率及總氮去除負荷的變 化圖 圖6是本專利技術中具體實例培養自養脫氮濾柱時進出水氮素的變化圖 圖7是本專利技術中具體實例培養自養脫氮濾柱時總氮去除率及總氮去除負荷的變化 圖【具體實施方式】以下結合【具體實施方式】對本專利技術作進一步描述，但本專利技術的保護范圍并不局限于 此。 實施例本專利技術采用三個相同的反應器，反應器由有機玻璃精加工而成，總容積15L，有效 容積5L，內徑8cm。承托層高5cm，濾料高90cm，有效體積5L，內部裝填直徑5~IOmm的火山巖 填料。反應器采用上向流，底部設有曝氣裝置和布水裝置。 1)培養亞硝化濾柱 試驗用水為人工合成廢水，以（NH4)2SO4為基質，Λ·'// 4 -iV濃度l〇〇mg/L，利用 1000mg/LNaHC03使pH控制在7.8~8.2之間。接種的污泥為來自污水處理廠的普通活性污 泥，并溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定儀聯合控制。各培養階段操作運行條件見表1。 反應器的運行分為三個階段，1~4d循環進水掛膜，為第I階段。5~20d低負荷運 行，為第Π 階段。到20d時，氨氧化率達到95 %所有，亞硝化率穩定在80 %以上，說明亞硝化 濾柱初步啟動成功，因此將水力停留時間從4h降低為2h以提高負荷。21~32d高負荷運行， 為第III階段，到32d時，反應器連續5d氨氧化率和亞硝化大于85%，說明亞硝化濾柱已啟動 成功。 表1亞硝化濾柱各階段運行工況 2)培養厭氧氨氧化化濾柱 試驗用水為人工合成廢水，以（NH4)2SO4和NaNO 2為基質，?Υ?/4+ -況和N〇2--N濃度均 50mg/L，投加250mg//L的NaHCO3使pH控制在7.8-8.2之間。接種污泥為高純度的厭氧氨氧化 菌，各培養階段操作運行條件見表2。 反應器運行時的1~3d掛膜，為第I階段。4~35d低負荷運行，為第II階段。運行到 35d時，總氮去除率連續7d大于75%，表明厭氧氨氧化濾柱已基本啟動成功，第36d將水力停 留時間從3.33h降低為1.67h，以提高反應器的去除負荷。36~52d高負荷運行，總氮去除率 連續7d大于75%，表明厭氧氨氧化濾柱啟動成功。表2厭氧氨氧化柱各階段運行工況 3)啟動全程自養脫氮濾柱按2:1的質量比取亞硝化和厭氧氨氧化濾柱的濾料，兩種濾料依次裝填，單層濾層 厚度分別為IOcm和5cm，各裝填3層。試驗用水為人工合成廢水，以（NH4)2SCk為基質， iW/彳-iV濃度為l〇〇mg/L，pH控制在7.8~8.2之間。溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定儀 聯合控制。各培養階段操作運行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法，其特征在于，包括如下步驟：按照1:3～3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱的濾料，按亞硝化濾料、厭氧氨氧化濾料的順序依次排布兩種濾料，每層濾料厚度為1～30cm，濾層共2～60個；濾柱底部設置進水口和曝氣裝置；以合成廢水作為進水基質，進水NH4+?N濃度為80～120mg/L，投加NaHCO3將基質pH控制在7.6～8.2之間；溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定儀聯合控制；根據進水負荷的不同分為以下兩個階段：階段I為低負荷適應階段：接種初期，水力停留時間HRT為2～6h，濾速為0.1～0.3m/h，通過調節氣體流量計使得濾柱中溶解氧在0.2～0.5mg/L，當反應器連續5天以上氨氮去除率大于90％，總氮去除率大于75％時，認為微生物已經適應了反應器的水力條件，濾柱初步啟動成功；階段II為負荷提高階段：；保持進水NH4+?N濃度不變，縮短水力停留時間HRT至1～3h，濾速為0.2～0.6m/h；通過提高曝氣量來使得反應器溶解氧在0.4～1.0mg/L之間；當反應器連續5天以上氨氮去除率大于90％，總氮去除率大于75％時，認為全程自養脫氮濾柱啟動成功。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李冬，趙世勛，關宏偉，張艷輝，曾輝平，張杰，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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