专利名称：：一种通过污水反硝化获得稳定亚硝酸盐积累的方法
技术领域：
：本发明涉及污水处理领域，是污水生物脱氮的一种方法。
背景技术：
：当前，我国的水环境不容乐观，太湖、滇池等水体不断发生藻类疯狂生长的富营养化问题。富营养化己经成为我国水体的一种普遍现象且有进一步发展的趋势。水体的富营养化不仅使水的生态遭到严重破坏，更严重影响了饮用水的安全。大量排放污水中含有的氮磷是引起水体富营养化的主要原因，因此，污水的氮和磷成为当前污水处理的主要去除对象。污水中氮的去除长期以来使用生物硝化反硝化方法，即利用生物硝化将污水中的氨氮转变为亚硝酸盐氮，继而再转变成硝酸盐氮，之后再利用生物的反硝化作用，将硝酸盐氮转变为亚硝酸盐氮，然后再转变为氮气以及其他的含氮气体，最终这些含氮气体逸出污水从而达到污水脱氮的目的。生物硝化反硝化脱氮的方法是当前成熟的污水脱氮工艺，但存在流程长，、占地面积大、需要碳源、能耗高等不足。因此人们一直在开发诸如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新的污水生物脱氮工艺。厌氧氨氧化工艺利用厌氧氨氧化细菌将氨氮和亚硝酸盐氮直接转变为氮气。厌氧氨氧化工艺脱氮途径简洁、且极大地节省了碳源和能源，是极具发展前景的污水脱氮工艺。但是该工艺需要亚硝酸盐作为反应物质，因此如何获得足量稳定的亚硝酸盐成为厌氧氨氧化工艺能否成功推广使用的瓶颈。除了人工投加亚硝酸盐外，当前的报道普遍使用了短程硝化作为厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐来源。短程硝化通过控制温度、pH值、溶解氧或游离氨等参数将氨氮的生物硝化控制在亚硝酸盐阶段，以得到亚硝酸盐的积累。但截至目前，成功应用于实践的工艺只有SHARON工艺，它通过温度控制在3(TC获得稳定的亚硝酸盐积累，但高温环境极大地限制了SHARON工艺的应用范围；虽然通过游离氨对亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite-OxidationBacteria,NOB)的抑制作用，也能够实现亚硝酸盐的积累，但由于亚硝酸盐氧化细菌对游离氨的适应性，其结果往往不稳定；利用氨氧化细菌(Ammonia-OxidizingBacteria,AOB)与亚硝酸盐氧化细菌对亲和力的不同，控制溶解氧可实现亚硝酸盐积累，但也存在容易污泥膨胀、效率低下、难以精确控制等问题。综上，目前急需获得污水中亚硝酸盐积累的方法，以作为厌氧氨氧化工艺中亚硝酸盐的来源。
发明内容本发明的目的是为了克服现有污水处理领域利用生物硝化获得亚硝酸盐积累方法的缺点，提出利用生物反硝化途径获得亚硝酸盐的积累，为厌氧氨氧化工艺提供稳定的亚硝酸盐来源。本发明的一种将污水中的硝酸盐转变为亚硝酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)培养驯化反硝化污泥；(2)污水与反硝化污泥混合形成混合液，并且向混合液内投加甲醇，将污水的化学需氧量C0D与硝酸盐质量浓度比控制在2.43.2之间，然后对混合液搅拌；(3)检测混合液的pH值，当pH值逐渐上升然后趋于稳定后停止搅拌，进入静止沉淀状态，之后将上清液排出，该上清液作为亚硝酸盐的来源。该上清液中亚硝酸盐质量约为初始硝酸盐质量的25°/。左右。本发明的目的是通过以下具体技术方案实现的。(1)培养驯化反硝化污泥。本技术方案使用普通的反硝化活性污泥即可。因此可以采用常规方法来获得反硝化污泥，如取常规的活性污泥，然后投加充足的碳源和硝酸盐，并创造出交替的好氧缺氧环境，即可筛选出反硝化菌并使其成为优势菌。当观测到硝酸盐和化学需氧量(COD)的去除量比值趋于稳定时，即可认为反硝化污泥培养成功。(2)利用甲醇将污水的COD和硝酸盐质量浓度比(碳氮比)控制在2.43.2之间。控制好碳氮比是能否实现亚硝酸盐的积累的关键。碳氮比如果过高，则不容易或不会出现亚硝酸盐的积累。因为反硝化过程中产生的亚硝酸盐会非常容易地被反硝化细菌利用碳源将其还原成氮气等含氮气体。(3)将污水的碳氮比调整到2.43.2之间后，即可进入反硝化阶段。在这个阶段只对混合液搅拌，不曝气，使混合液处于缺氧反硝化状态。此时检测混合液的pH值，会发现pH值逐渐上升。在pH值逐渐上升的这个阶段，混合液内的硝酸盐正在被还原成亚硝酸盐，同时亚硝酸盐也被还原成氮气等其他含氮气体。由于混合液内硝酸盐的存在会抑制亚硝酸的还原，因此会出现硝酸盐的还原速率大于亚硝酸还原速率，混合液内出现亚硝酸盐的积累。当pH值上升速率加快时，指示着混合液内硝酸盐已经消耗殆尽，此时亚硝酸盐的积累出现最大值且正在被还原。最终，当混合液的pH值趋于稳定时，指示着反硝化过程结束，亚硝酸盐出现稳定积累。本阶段经历的时间跟污泥浓度和温度等有关系。具体应以pH值的变化为指示，即当pH值经历先上升后趋于稳定后，表示反硝化过程结束。(4)混合液的pH值趋于稳定后，此时停止搅拌，进入静止沉淀状态。之后将上清液排出。此时上清液中亚硝酸盐积累量可以达到反硝化反应初始硝酸盐总量的25%左右。该上清液可以作为厌氧氨氧化反应亚硝酸盐的来源。本发明通过控制反硝化过程，实现稳定的亚硝酸盐积累。控制的方法比较简单，即调整污水的碳氮比，将其控制在2.43.2之间，之后进行反硝化反应。当反应混合液pH值经历先慢后快的上升，并最终趋于稳定时，指示反硝化结束。然后静止沉淀，将上清液排出。最终上清液内亚硝酸盐积累量可以达到反硝化反应初始硝酸盐总量的25%左右。通过本发明获得亚硝酸盐的方法与通过短程硝化获取亚硝酸^t积累相比，虽然流程较长，但具有容易控制、且亚硝酸盐积累稳定的特点。图1是反硝化过程中pH值上升曲线示意图。具体实施例方式下面通过一个具体实例来说明本发明的应用。采用一个体积为20L的SBR反应器进行了反硝化污泥的培养。缺氧期采用电动搅拌器搅拌，好氧期采用微孔曝气头曝气。培养期间，使用温控加热棒将反应器内混合液温度控制在2025'C。试验用水为人工配水，以模拟生活污水，由自来水溶解CH30H、NH4HC03、NaN03、K2HPCU而成。配水的主要指标为COD200600mg'L";NH3-N10mg'L";NO厂N30-80mg.L-1;P043_P2mg-L-1;pH7.0-8.5。将普通活性污泥加入SBR反应器内，之后采用缺氧、好氧交替运行的模式。每个周期缺氧段运行3h，好氧段lh，沉淀2h，MLSS保持在10002000mg.U1之间。运行20d后，污泥颜色变白，此时检测发现，经过1.5h,反应器中的N(V-N由65mg.L"下降到0，COD由449mg'L"下降到243mg丄'1，pH由7.42上升至7.85。的消耗速率为31kg/(m3'kgMLSS)。此时，COD和NO厂N的去除量比值稳定在3.17左右，至此认为己经完成反硝化污泥的培养。附图1是反硝化过程中pH值上升曲线示意图。该图反映了反硝化过程中pH值变化的一般规律。可以用来指示反硝化过程中亚硝酸盐的积累。之后进行亚硝酸盐积累实验。某次实验的具体条件如下反硝化污泥混合液MLSS为1690mg'L—1，温度为13。C。初始NCV-N浓度为50mg'U1,初始pH二7.2。加入CH3OH使得初始碳氮比为3.2。缺氧时搅拌转速为80r/min。所取水样均经过4000r/min离心后，取上清液化验，结果如表l所示。表1碳氮比3.2时N03—N、N02—N与pH的变化规律<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1说明，反应2.5h后，反应混合液pH值逐渐趋于稳定，3.0h后基本不再变化，此时可以认为反硝化过程结束。最终亚硝酸盐浓度稳定在12.5mg/L。上述亚硝酸盐积累实验己经进行了l年多时间。期间发现反硝化污泥经过数次亚硝酸盐积累实验后，其稳定性逐渐增强，同时亚硝酸盐积累量有上升趋势。这可能是亚硝酸盐积累过程提高了硝酸盐还原与亚硝酸盐还原对电子受体的争夺能力。也可能是反硝化细菌的种群结构发生了变化的缘故。权利要求1、一种通过污水反硝化获得稳定亚硝酸盐积累的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)培养驯化反硝化污泥；(2)将污水与反硝化污泥混合形成混合液，并且向混合液内投加甲醇，将污水的化学需氧量COD与硝酸盐质量浓度比控制在2.4～3.2之间，然后对混合液搅拌；(3)检测混合液的pH值，当pH值逐渐上升然后趋于稳定后停止搅拌，进入静止沉淀状态，之后将上清液排出，该上清液作为亚硝酸盐的来源。全文摘要本发明涉及一种污水生物处理方法，具体的是一种通过污水反硝化获得稳定亚硝酸盐积累的方法。本方法通过控制活性污泥法的生物反硝化过程，实现硝酸盐的还原和亚硝酸盐的不完全还原，从而获得稳定的亚硝酸盐积累。本方法以甲醇或其他外加碳源调整污水的碳氮比并将其控制在2.4～3.2之间，利用pH值的变化特征指示活性污泥法的反硝化过程，最终实现将污水中硝酸盐转变为亚硝酸盐，从而获得稳定的亚硝酸积累。通过本方法获得的亚硝酸盐积累量可以达到反硝化反应初始硝酸盐总量的25％左右。该亚硝酸盐可以作为厌氧氨氧化反应的亚硝酸盐来源。文档编号C02F3/28GK101602545SQ20091008143公开日2009年12月16日申请日期2009年4月3日优先权日2009年4月3日发明者付昆明,孟雪征,曹相生,栋钱申请人:北京工业大学