一种快速启动短程硝化反应器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水生物脱氮技术领域，特别涉及一种快速启动短程硝化反应器的方法。
【背景技术】
[0002]((-\--五”期间，化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)排放得到有效控制，
氨氮上升为地表水的主要污染物，全国地表水氨氮超标现象普遍存在，所致的水体富营养化十分严重。我国已将氨氮纳入“十二五”污染物总量控制体系。水体氮素污染控制已成为当前亟待解决的重大环保课题。
[0003]短程硝化是通过硝化细菌将氨氧化控制在亚硝酸盐阶段的生物脱氮工艺，由于无须将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，因而相比于传统全程硝化工艺来说，可以节约25 %的曝气量(即能耗)。更重要的是，作为厌氧氨氧化工艺的前置步骤，短程硝化工艺的出水水质可直接用于厌氧氨氧化处理，因而短程硝化获得了环境保护工作者的广泛关注。
[0004]如何将硝化控制在亚硝酸盐阶段是实现短程硝化的关键。硝化过程包括氨氧化阶段和亚硝酸盐氧化阶段，分别由氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)完成。因此，研宄者往往根据这两种细菌的特点，进行单一因素的控制，如AOB对氧气的亲和力更大，因此保持较低的溶解氧浓度有利于富集Α0Β，Α0Β在30°C以上时的生长速率大于Ν0Β，因此，提高温度有利于AOB的富集。但由于在硝化系统中，通过某一单因素控制来实现NOB与AOB的此消彼长需要很长的时间过程，不利于短程硝化反应器的快速启动(即亚硝酸盐的积累)。
[0005]针对上述问题，本发明提出一种快速启动短程硝化反应器的方法，通过对反应器首先进行强曝气(即曝气冲击)，快速富集培养硝化菌(含AOB和Ν0Β)以实现全程硝化，并淘汰厌氧菌；再降低溶解氧浓度(D0浓度)，同时施以负荷冲击(基质浓度冲击和水力停留时间冲击)，在氧气限制的条件下实现NOB的快速抑制与淘汰；最后提高无机碳源(缓冲液)浓度，确保AOB的快速富集。综合以上多冲击联合强化效应，快速实现了短程硝化反应器的启动。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多冲击联合强化短程硝化反应器快速启动的方法。
[0007]本发明的快速启动短程硝化反应器的方法，
[0008]对硝化反应器接种后，首先进行过量曝气，施以曝气冲击，以加快淘汰污泥中的厌氧菌，并快速富集硝化细菌，再施以包括基质浓度冲击和水力停留时间(HRT)冲击的联合负荷冲击，以快速抑制、淘汰亚硝酸盐氧化菌，最后在维持合适的基质浓度和水力停留时间下，提高无机碳源浓度，以富集氨氧化菌，加快亚硝酸盐的积累。
[0009]上述方法中以常规活性污泥接种硝化反应器，从反应器底部以连续流的形式通入无机含氨废水，控制初始水力停留时间为10?30h，初始氨氮浓度100?500mg/L，进水pH值8?9.5，无机碳源浓度〈1.2g/Lo
[0010]上述方法中对硝化反应器施以曝气冲击，保持硝化反应器内溶解氧浓度>1.5mg/L，以快速淘汰污泥中的厌氧菌，并在硝化反应器内实现全程硝化。所述的曝气冲击是指对反应器进行过量曝气，持续时间7?30天。
[0011]曝气冲击完成后，降低硝化反应器内的溶解氧浓度至0.8mg/L以下，同时对硝化反应器施以包括基质浓度冲击和水力停留时间冲击在内的联合负荷冲击，以快速抑制、淘汰亚硝酸盐氧化菌(NOB)。
[0012]所述的联合负荷冲击包括先进行基质浓度冲击，再进行水力停留时间冲击，或者先进行水力停留时间冲击，再进行基质浓度冲击两种组合，其中实施基质浓度冲击前后的氨氮浓度之比为1: 1.2?3，持续时间3?15天，实施水力停留时间冲击前后的水力停留时间之比为1:0.4?0.8，持续时间3?15天。
[0013]联合负荷冲击完成后将进水中无机碳源浓度提高至2?5g/L，同时将进水氨氮浓度和水力停留时间回调至初始值，即控制初始水力停留时间为10?30h，初始氨氮浓度100?500mg/L，以富集氨氧化细菌(AOB)，实现短程硝化。
[0014]上述的无机碳源为碳酸氢盐或碳酸盐。
[0015]所述的常规活性污泥包括好氧污泥、厌氧污泥、颗粒污泥或硝化污泥。
[0016]所述的硝化反应器为上流式气升反应器，高径比为5-10:1，工作温度为30_37°C。
[0017]与现有技术相比，本发明所具有的优点:
[0018](一 )本发明首先对接种后的反应器进行曝气冲击，保持反应器内溶解氧浓度处于较高水平，不仅可以加快污泥中混有的厌氧菌快速水解消亡，还有利于硝化反应，从而提供硝化细菌(包括氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌)生长所必须的能源，进而实现硝化细菌的快速富集。
[0019](二)本发明在反应器内实现稳定的全程硝化之后，施以包括基质浓度冲击(基质浓度即氨氮的浓度)和水利停留时间冲击在内的联合负荷冲击，在短时间内施以高选择压(即高游离氨浓度)，快速实现亚硝酸盐氧化菌(NOB)抑制甚至淘汰，从而有效阻止亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
[0020](三)本发明采用交替的基质浓度冲击和水利停留时间冲击，可使NOB短时间内难以形成抵抗机制，有利于将其抑制与淘汰。
[0021](四)本发明最后采用提升无机碳源(缓冲液)浓度的方式，以提供适合氨氧化菌(AOB)生存的最佳条件，加快AOB的富集速度，从而最终实现亚硝酸盐的快速积累(即短程硝化)，完成短程硝化反应器的快速启动。
【附图说明】
[0022]图1为本发明多冲击联合强化短程硝化反应器快速启动的方法的两种工艺流程；
[0023]图2为采用本发明的实施案例I的反应器启动性能；
[0024]图3为采用本发明的实施例2启动完成后获得的短程硝化污泥图片。
【具体实施方式】
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[0025]以下通过实施案例对本发明作进一步说明，而非限制本发明。
[0026]实施例1
[0027]采用1L上流式气升硝化反应器，接种2L从某中试硝化反应器硝化污泥(污泥浓度1.lgVSS/L)，接种完成