SNAD颗粒污泥颗粒化的培养方法及其反应器与流程

本发明实施例涉及污水或废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种snad颗粒污泥颗粒化的培养方法及其反应器。

背景技术：

活性污泥法是污水处理厂处理氨氮最普遍的技术之一，其主要机理是依靠微生物间的相互协同作用来实现对氨氮的去除，且在此基础上也发展出了一些脱氮工艺包括序批式活性污泥法、氧化沟、生物滤池、膜生物反应器。随着生物脱氮技术的不断发展，以厌氧氨氧化(anammox)为主的新型脱氮技术备受关注。

厌氧氨氧化反应是一种在厌氧自养条件下，以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为电子受体(亚硝酸盐氮可由亚硝化菌群氧化部分氨氮制成)，将氨氮与亚硝酸盐氮同时去除生成氮气的过程。并且，由于整个过程无需曝气、无需有机碳源，因此不仅节能环保，还能有效降低处理成本，具高实用性。然而，在污水或废水的处理中，往往存在硝化菌群，硝化菌群会将亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐氮，而厌氧氨氧化技术在厌氧自养条件下无法去除硝酸盐氮，致使硝酸盐氮残留在污水或废水中。

snad(simultaneousparticialnitrification，anammoxanddenitrification，同时亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化)技术是一种基于厌氧氨氧化技术、形成snad颗粒污泥用于处理污水或废水的新型脱氮工艺。snad颗粒污泥的外层结构包括有亚硝化菌群、内层结构包括有厌氧氨氧化菌群和反硝化菌群，在污水或废水的处理中，可由亚硝化菌群将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，然后厌氧氨氧化菌群自养同时去除氨氮和亚硝酸盐氮。另外，由硝化菌群氧化成的硝酸盐氮，则可由snad颗粒污泥的反硝化菌群逐步还原为氨气(具体先将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，再将亚硝酸盐氮还原为氨气，且经反硝化菌还原的亚硝酸盐氮可同时为氧化铵氧化反应提供电子受体)，以去除污水或废水中的硝酸盐氮，有效解决上述硝酸盐氮残留的问题，使污水或废水的处理更加彻底。

但是，目前snad颗粒污泥的培养多在厌氧的条件下进行，且培养方法的流程相对较不合理，使得snad颗粒污泥的颗粒化进程较缓慢，培养效率低且无法有效强化snad颗粒污泥的结构，导致snad颗粒污泥的脱氮除磷能力较弱，影响snad技术的进步与推广。

技术实现要素：

本发明实施例针对上述现有snad颗粒污泥的颗粒化进程缓慢、培养效率低、无法有效强化snad颗粒污泥的结构以及snad颗粒污泥的脱氮除磷能力较弱的问题，提供一种snad颗粒污泥颗粒化的培养方法及其反应器。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种snad颗粒污泥颗粒化的培养方法，包括以下步骤：

a：使污水或废水流入厌氧区，并在所述厌氧区加入厌氧颗粒污泥以对污水或废水进行cod去除；

b：使所述厌氧区内的顶层和底层分别进入造粒区，并在所述造粒区添加第一含氮原料和第一含碳原料，使反硝化菌群聚集粘附在所述造粒区内由厌氧颗粒污泥构成的晶核上，形成所述snad颗粒污泥的内核；

c：在所述造粒区加入厌氧氨氧化菌，并添加第二含氮原料，使厌氧氨氧化菌群聚集粘附在所述内核上，以形成所述snad颗粒污泥的厌氧内层结构；

d：通过第一曝气装置曝气使所述造粒区内的污水或废水的含氧量保持在0.1～0.4mg/l，在造粒区加入亚硝化菌，并按预设周期添加第三含氮原料和第二含碳原料，使亚硝化菌群聚集粘附在所述厌氧内层结构外，形成所述snad颗粒污泥的好氧外层结构，完成所述snad颗粒污泥的培养。

优选地，所述步骤b中包括：在添加第一含氮原料和第一含碳原料之前，在所述造粒区加入反硝化菌。

优选地，所述步骤b和c中分别包括：调整所述造粒区内的污水或废水的含氧量，使所述造粒区内的污水或废水的溶解氧浓度不大于0.3mg/l。

优选地，所述步骤d后包括：

e：使所述造粒区内含snad颗粒污泥的污水或废水经所述造粒区的顶部进入沉淀区，并通过第二曝气装置对所述沉淀区进行曝气；

f：在所述造粒区内的30％-50％的snad颗粒污泥进入到所述沉淀区后，调低所述第二曝气装置的曝气流量；

g：通过回流装置使所述沉淀区内的30％-50％的含snad颗粒污泥的污水或废水回流至所述造粒区，同时通过所述第一曝气装置曝气调整所述造粒区内的snad颗粒污泥的流动状态，并使部分含snad颗粒污泥的污水或废水从所述造粒区的顶部进入到所述沉淀区；

h：按预设周期重复所述步骤g。

优选地，所述步骤b中还包括：使用搅拌装置对进入所述造粒区内的厌氧颗粒污泥进行慢速搅拌，并由折流板组件调整所述造粒区内的厌氧颗粒污泥的流动状态。

优选地，在所述步骤b中，添加的第一含氮原料包括氮浓度为50-100mg/l的硝酸钾，添加的第一含碳原料包括浓度为100-200mg/l的小分子混合碳源；

在所述步骤c中，添加的第二含氮原料包括氮浓度为50-100mg/l的氯化铵和亚硝酸钠；

在所述步骤d中，添加的第三含氮原料包括氯化铵，添加的第二含碳原料包括浓度为100-200mg/l的小分子混合碳源。

优选地，所述步骤b中包括：在所述厌氧区内的顶层和底层进入造粒区后，调整所述造粒区内的污水或废水的温度为30-32℃，ph值为7.5-8.5；

所述步骤c中包括：在将所述厌氧氨氧化菌加入到所述造粒区的同时，调整所述造粒区内的污水或废水的温度为32-38℃，ph值为7.5-8；

所述步骤d中包括：在将所述亚硝化菌加入到所述造粒区的同时，调整所述造粒区内的污水或废水的温度为32-38℃，ph值为7.5-8.5。

优选地，在所述步骤b～d中，由加热器调整所述造粒区内的污水或废水的温度，并通过添加碳酸氢钾调整所述造粒区内的污水或废水的ph值。

优选地，所述步骤a中包括：由水泵驱动所述污水或废水进入厌氧区，并在所述污水或废水充满所述厌氧区时停止驱动，在所述厌氧区加入厌氧颗粒污泥，静置预设时间，以对所述污水或废水进行cod去除；

所述步骤b中包括：由所述水泵驱动污水或废水进入厌氧区，使所述厌氧区内的顶层由所述厌氧区的顶部进入所述造粒区，同时使用污泥管装置驱动使所述厌氧区内的底层进入所述造粒区。

本发明还提供一种如上任一项所述的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法中使用的反应器，所述反应器包括厌氧区、造粒区和沉淀区，其中：所述厌氧区的进水口装设有用于驱动污水或废水的水泵、出水口与所述造粒区的进水口相连通，且所述厌氧区的出水口的前方设有第一溢流装置；所述厌氧区的进水口和出水口分别位于所述厌氧区的顶部，且所述厌氧区的底部设有连接到所述造粒区的底部的污泥管装置；

所述造粒区内设有折流板组件、搅拌装置和第一曝气装置，且所述第一曝气装置位于所述造粒区的底部；所述造粒区的进水口和出水口分别位于所述造粒区的顶部，且所述造粒区的出水口连通所述沉淀区的进水口；

所述沉淀区的进水口和出水口分别位于所述沉淀区的顶部，且所述沉淀区的出水口的前方设有第二溢流装置；所述沉淀区的底部设有第二曝气装置和回流装置，且所述回流装置连接到所述造粒区的底部。

本发明实施例的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法及其反应器具有以下有益效果：通过依次形成snad颗粒污泥的内核、厌氧内层结构和好氧外层结构，从而可加速snad颗粒污泥的颗粒化进程，提高培养效率，且从snad颗粒污泥的厌氧内层结构到好氧外层结构逐步培养，可有效强化snad颗粒污泥的厌氧内层结构和好氧外层结构，进而增强snad颗粒污泥的脱氮除磷能力，使培养方法的培养流程更加合理实用；并且，通过在步骤b中向造粒区添加第一含氮原料和第一含碳原料，可加速反硝化菌群聚集粘附在厌氧颗粒污泥上，使形成的内核具备高反硝化功能，以去除污水或废水中的硝酸盐氮，使得处理更加彻底；此外，由于亚硝化菌为好氧菌，因此在造粒区加入亚硝化菌之前保持污水或废水的含氧量在0.1～0.4mg/l，从而能够为亚硝化菌提供好氧环境，提高亚硝化菌的活力，促使亚硝化菌群聚集粘附在厌氧内层结构上，以加速好氧外层结构的形成，不仅能够强化snad颗粒污泥的好氧外层结构，还能有效加速snad颗粒污泥颗粒化的过程，进一步提高培养效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的反应器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法的另一流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例提供的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法的流程图，该snad颗粒污泥颗粒化的培养方法可应用于污水或废水处理技术领域，以对污水或废水进行高效脱氮除磷。

本实施例中的snad颗粒污泥颗粒化的培养方法可采用如图2所示的反应器；具体地，上述snad颗粒污泥颗粒化的培养方法包括以下步骤：

s11：由水泵驱动污水或废水流入并充满整个厌氧区1，同时在厌氧区1加入厌氧颗粒污泥，以除去污水或废水中的cod。

为确保厌氧区1内的污水或废水的cod去除效果，在污水或废水充满厌氧区1时使水泵停止运转，中断污水或废水的流入，且在加入厌氧颗粒污泥后需要静置预设时间，以保证厌氧颗粒污泥能够有足够时间可靠除去污水或废水中的cod，而静置的时间长度可根据实际情况进行相应调整。上述用于驱动污水或废水的水泵具体可使用蠕动泵(特别是在实验、或小规模培养cnad颗粒污泥中)，实用且维修成本相对较低，当然，水泵的选定具体需根据实际培养需求确定。

s12：使厌氧区1内的顶层和底层分别进入造粒区2，并调整造粒区2内的含氧量，使造粒区2内的厌氧颗粒污泥(失效)作为用于供细菌聚集粘附的晶核(即snad颗粒污泥形成颗粒结构的基础)；然后在造粒区2内添加第一含氮原料和第一含碳原料，为污水或废水中的反硝化菌提供氮源和碳源，促使反硝化菌群聚集粘附在造粒区2内由厌氧颗粒污泥构成的晶核上，以将造粒区2内的厌氧颗粒污泥以及反硝化菌群驯化形成snad颗粒污泥的内核。

由于厌氧颗粒污泥一般沉淀在厌氧区1的底部，因此上述厌氧区1内的顶层多为污水或废水(包括少量厌氧颗粒污泥)，底层多为厌氧颗粒污泥(包括污水或废水)。

上述第一含氮原料和第一含碳原料能够为反硝化菌提供有利的生长环境，从而能够在厌氧颗粒污泥上快速聚集粘附大量反硝化菌，进而强化内核的反硝化能力，便于在snad颗粒污泥处理污水或废水时还原去除硝酸盐氮，使处理更加彻底，有效解决采用氧化铵氧化处理污水或废水时，污水或废水中硝酸盐氮残留的问题。

s13：在造粒区2加入厌氧氨氧化菌，然后添加第二含氮原料，使厌氧氨氧化菌群聚集粘附在内核上，以形成snad颗粒污泥的厌氧内层结构。由于上述snad颗粒污泥的厌氧内层结构由厌氧氨氧化菌群聚集粘附形成，因此可使snad颗粒污泥具备厌氧氨氧化功能，从而能够以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为电子受体(亚硝酸盐氮具体可由亚硝化菌群氧化部分氨氮制成)，将氨氮和亚硝酸盐氮同时去除。

上述步骤s13通过添加第二含氮原料，所以能够为厌氧氨氧化菌提供有利的生长环境，促使厌氧氨氧化菌群能够高效的聚集粘附在内核上，形成厌氧内层结构，从而有效避免受环境因素影响而降低厌氧氨氧化菌的活性。在实际应用中，上述在造粒区2加入的厌氧氨氧化菌均通过驯化培养工艺完全驯化，当然，也可通过加入含厌氧氨氧化菌群的絮状污泥至造粒区2内，进而使厌氧氨氧化菌群在内核上形成。上述具体添加厌氧氨氧化菌的方式可根据实际情况确定，以降低培养难度。

s14：通过第一曝气装置23曝气使造粒区2内的污水或废水的含氧量保持在0.1～0.4mg/l，然后在造粒区2加入亚硝化菌，并按预设周期添加第三含氮原料和第二含碳原料，使亚硝化菌群聚集粘附在步骤s13中形成的厌氧内层结构的外部，形成snad颗粒污泥的好氧外层结构，完成snad颗粒污泥的培养。

由于亚硝化菌为好氧菌，因此将造粒区2内的污水或废水的含氧量保持在0.1～0.4mg/l，可为亚硝化菌提供有利于生长的好氧环境，从而提高亚硝化菌的活力，有效促使亚硝化菌群在厌氧内层结构上的聚集粘附，进而加速形成snad颗粒污泥的好氧外层结构，以加快snad颗粒污泥颗粒化的过程，使得培养效率更高。

在实际应用中，步骤s14中添加第三含氮原料和第二含氮原料的预设周期具体可根据监测造粒区2的进水口和出水口处的污水或废水的氨氮浓度、亚硝酸盐氮浓度和硝酸盐氮浓度来确定，并进行相应调整。

上述snad颗粒污泥颗粒化的培养方法通过依次形成snad颗粒污泥的内核、厌氧内层结构和好氧外层结构，从而能够加速snad颗粒污泥的颗粒化进程，以提高培养效率。并且，上述培养方法通过使厌氧区1内进行cod去除后的厌氧颗粒污泥进入到造粒区2，以作为snad颗粒污泥的晶核(即snad颗粒污泥形成颗粒结构的基础)，可使得污水或废水中的细菌能够更加容易的在晶核外聚集粘附，从而加速snad颗粒污泥的厌氧内层结构和好氧外层结构的形成，有效缩短snad颗粒污泥颗粒化的培养周期。

此外，从snad颗粒污泥的厌氧内层结构到好氧外层结构逐步培养，可有效强化snad颗粒污泥的厌氧内层结构和好氧外层结构，进而增强snad颗粒污泥的脱氮除磷能力，使得上述培养方法的培养流程更加的合理实用。在本发明的一个实施例中，上述步骤s12中，为使反硝化菌群在厌氧颗粒污泥外聚集粘附，以形成snad颗粒污泥的内核，具体可在添加第一含氮原料和第一含碳原料之前或之后，在造粒区2内加入反硝化菌，以提高污水或废水中反硝化菌的含量，使厌氧颗粒污泥的外部更加容易的形成反硝化菌群，加速内核的驯化形成。在实际应用中，优选在添加第一含氮原料和第一含碳原料之前添加反硝化菌，这样可使反硝化菌充分利用添加由第一含氮原料构成的氮源和由第一含碳原料构成的碳源，避免被污水或废水中存在的其他细菌利用，造成浪费。

此外，在步骤s12中添加使厌氧区1内的顶层和底层分别进入造粒区2后，应该调整造粒区2内污水或废水的溶解氧浓度不大于0.3mg/l，以形成缺氧环境，不仅能够使厌氧颗粒污泥失去活性形成颗粒晶核，还有利于反硝化菌群在晶核上聚集粘附，形成snad颗粒污泥的内核。

由于反硝化菌为厌氧菌，因此需要控制造粒区2内污水或废水的溶解氧浓度不大于0.3mg/l，避免降低反硝化菌的活性，而影响snad颗粒污泥的内核的形成。

同样地，在步骤s14中，为使厌氧氨氧化菌保持较高活性，应该调整造粒区2内的污水或废水的含氧量，使造粒区2内污水或废水的溶解氧浓度不大于0.3mg/l。当然，造粒区2内的污水或废水的溶解氧浓度的具体大小可根据实际情况进行调整。

结合图3所示，上述步骤s14后还包括以下步骤：

s21：使造粒区2内含snad颗粒污泥的污水或废水经造粒区2的顶部进入沉淀区3，然后通过第二曝气装置32对沉淀区3进行曝气，以在沉淀区3形成好氧环境。

s22：在造粒区2内的30％-50％的snad颗粒污泥进入到沉淀区3后，调低第二曝气装置32的曝气流量，防止进入沉淀区3内的snad颗粒污泥流失。当然，也可同时调低含snad颗粒污泥的污水或废水进入沉淀区3的流速，进一步防止snad颗粒污泥流失。

s23：通过回流装置33使沉淀区3内的30％-50％的含snad颗粒污泥的污水或废水回流至造粒区2，同时通过第一曝气装置23曝气调整造粒区2内的snad颗粒污泥的流动状态，不仅能够有效优化snad颗粒污泥上的菌落结构，还可促使部分含snad颗粒污泥的污水或废水从造粒区2的顶部进入到沉淀区3，从而形成循环回流。

s24：按预设周期重复步骤s23，保持造粒区2与沉淀区3之间的循环回流，从而进一步分解污水或废水中的有机物，提高对污水或废水的脱氮效果，使得处理后的废水能够满足高处理要求。

由于沉淀区3为好氧环境，因此snad颗粒污泥进入沉淀区3能够强化snad颗粒污泥的好氧外层结构，进而能够有效提高snad颗粒污泥的亚硝化能力。

在本发明的另一实施例中，步骤s12中还包括使用搅拌装置22对进入造粒区2内的厌氧颗粒污泥进行慢速搅拌，以促使含厌氧颗粒污泥的污水或废水流动，然后由折流板组件21调整造粒区2内的厌氧颗粒污泥的流动状态。上述步骤s12通过搅拌装置22和折流板组件21配合，可有效优化snad颗粒污泥上的菌落结构的分布，从而强化snad颗粒污泥的整体结构。

在实际应用中，搅拌装置22的搅拌速度优选调整为90-180rpm，以慢速进行搅拌，避免速度过快影响snad颗粒污泥的内核、厌氧内层结构及好氧外层结构的形成。

具体地，上述步骤s12中添加的第一含氮原料包括氮浓度为50-100mg/l的硝酸钾，添加的第一含碳原料包括浓度为100-200mg/l的小分子混合碳源，由此为反硝化菌群提供用于生长的可靠氮源可碳源。

步骤s13中添加的第二含氮原料包括氮浓度为50-100mg/l的氯化铵和亚硝酸钠，由此为厌氧氨氧化菌群提供用于生长的可靠氮源。

进一步地，步骤s14中添加的第三含氮原料包括氯化铵，添加的第二含碳原料包括浓度为100-200mg/l的小分子混合碳源，由此为亚硝化菌群提供用于生长的可靠氮源和碳源。

在实际应用中，第一含氮原料、第二含氮原料和第三含氮原料的氮浓度、以及第一含碳原料和第二含碳原料的浓度具体可根据实际情况确定。此外，上述小分子混合碳源具体可包括乙酸、丙酸、葡萄糖和乙酸钠。

为加速内核的形成，上述步骤s12中，在厌氧区1内的顶层和底层分别进入造粒区2之后，可调整造粒区2内的污水或废水的温度为30-32℃，ph值为7.5-8.5。由此能够为反硝化菌提供有利的生长环境，以加快反硝化菌群聚集粘附在厌氧颗粒污泥外的进程，同时强化内核结构，提高snad颗粒污泥的反硝化功能。

为加速厌氧内层结构的形成，上述步骤s13中，在厌氧氨氧化菌加入到造粒区2的同时，可调整造粒区2内的污水或废水的温度为32-38℃，ph值为7.5-8。由此可为厌氧氨氧化菌提供有利的生长环境，以加速厌氧氨氧化菌群聚集粘附在内核外的进程，同时强化厌氧内层结构，提高snad颗粒污泥的厌氧氨氧化功能。

同样地，为加速好氧外层结构的形成，上述步骤s14中，在将亚硝化菌加入到造粒区2的同时，可调整造粒区2内的污水或废水的温度为32-38℃，ph值为7.5-8.5。由此能够为亚硝化菌提供有利的生长环境，以加速亚硝化菌群聚集粘附在厌氧内层结构外的进程，同时强化好氧外层结构，提高snad颗粒污泥的亚硝化功能。

在实际应用中，造粒区2内的污水或废水的温度具体可通过加热器实现调整，而ph值可通过在造粒区2内的污水或废水中添加碳酸氢钾实现调整。

此外，在步骤s12中，污水或废水通过水泵驱动进入厌氧区1，进而使厌氧区1内的顶层由厌氧区1的顶部进入造粒区2。同时，使用污泥管装置12驱动使厌氧区1内的底层进入造粒区2，以保证位于厌氧区1内的底层的厌氧颗粒污泥能够可靠的进入到造粒区2，确保步骤s13和s14能够正常进行，以提高snad颗粒污泥的颗粒化效果。

结合图2所示，本发明还提供一种上述snad颗粒污泥颗粒化的培养方法中使用的反应器，该反应器包括厌氧区1、造粒区2和沉淀区3，其中厌氧区1的进水口装设有用于驱动污水或废水的水泵、出水口与造粒区2的进水口相连通，且厌氧区1的出水口的前方设有呈迷宫状的第一溢流装置11，以对由厌氧区1的顶部进入造粒区2的顶层进行沉淀，提高对厌氧区1的顶层的cod的去除效果。

上述厌氧区1的进水口和出水口分别位于厌氧区1的顶部，且厌氧区1的底部设有连接到造粒区2的底部的污泥管装置12，该污泥管装置12包括驱动电机，因此可由驱动电机提供动力，促使厌氧区1的底层进入造粒区2。

造粒区2内设有用于调整污水或废水的流动状态的折流板组件21、用于搅拌促使污水或废水流动的搅拌装置22和用于曝气的第一曝气装置23。为保证第一曝气装置23的曝气效果，因此将第一曝气装置23设于造粒区2的底部。

并且，上述造粒区2的进水口和出水口分别位于造粒区2的顶部，且造粒区2的出水口连通沉淀区3的进水口。

进一步地，沉淀区3的进水口和出水口分别位于沉淀区3的顶部，且沉淀区3的出水口的前方设有呈迷宫状的第二溢流装置31，从而可对经沉淀区3的出水口流出的污水或废水进行沉淀处理，以进一步提高对污水或废水的cod去除效果。特别地，沉淀区3的底部设有回流装置33和用于曝气的第二曝气装置32，且回流装置33连接到造粒区2的底部，用于将沉淀区3内的含snad颗粒污泥的污水或废水回流至造粒区2。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。