一种气体自循环强化短程反硝化颗粒污泥培养的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体自循环强化短程反硝化颗粒污泥培养的方法，属于污水生物处理技术领域。
【背景技术】
[0002]厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌利用二氧化碳作为碳源，以亚硝酸氮为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸氮和氨氮同时转化为氮气的生物过程。厌氧氨氧化生物脱氮技术属于自养脱氮，与传统的反硝化脱氮技术相比，无需碳源、无需供氧，且剩余污泥产量少，容积氮去除效率高，从而大大降低污水处理过程中的能耗和成本。因此，自从20世纪90年代发现以来，该工艺引起了国内外学者的广泛关注。现阶段采用厌氧氨氧化的污水自养脱氮工艺，主要集中在高氨氮废水的处理，并且已经在工程实践中得到了应用，如van der Star等在荷兰鹿特丹建立世界上第一个厌氧氨氧化工程处理污泥消化液，经过
3.5年的启动，最终TN去除容积负荷达到9.5kg N.m_3.cf1。但是该技术应用于低氨氮废水(如城市生活污水)的报道很少，主要是由于厌氧氨氧化过程的电子受体——亚硝酸盐氮难以稳定的通过短程硝化获取，从而制约了该技术的广泛应用。
[0003]反硝化过程中亚硝酸盐的积累也是获取厌氧氨氧化技术电子受体的另外一种途径。本课题组对反硝化过程亚硝酸的积累特性进行了一系列试验。采用SBR反应器，利用人工配水，以乙酸钠为碳源，最终亚硝酸盐的积累率达到80%以上，并且这种高亚硝酸积累特性能够稳定维持，即实现了短程反硝化(NO3--N — NO2--N)。将短程反硝化技术用于厌氧氨氧化出水的深度脱氮同样获得了理想的脱氮效果。然而在SBR反应器中亚硝酸盐产生速率低，而厌氧氨氧化过程具有很高的容积氮去除速率，在多数实际运行过程中要求亚硝酸盐的持续供应。因此，开发高亚硝酸盐积累速率的运行系统具有重要的现实意义。
[0004]有研宄表明，上流污泥床USB反应器可以培养反硝化颗粒污泥，并连续不断地将进水中的硝酸盐氮或亚硝酸盐氮去除，具有较高的氮去除效率。因此，理论上可以通过USB反应器培养短程反硝化颗粒污泥来实现持续亚硝酸盐积累。但在实际中，由于短程反硝化过程中仅有很少量气体生成，使得USB反应器内的污泥无法有效的流化，往往会发生沟流现象及死区的存在，从而大大降低反应器的运行效率及亚硝酸盐氮的产生。
【发明内容】
[0005]本发明为解决上述技术问题，在密闭USB反应器顶部设一排气口，通过蠕动泵与USB反应器底部进水口相连，控制一定转速实现反应器内气体的自动循环，以避免USB反应器内沟流及死区的出现，并且可以有效的解决传统反硝化USB中出现的污泥上浮问题，从而实现亚硝酸盐氮稳定、持续产生，为后续厌氧氨氧化工艺提供稳定的电子受体。
[0006]一种气体自循环强化短程反硝化颗粒污泥培养的方法，应用如下装置，该装置包括进水箱1、碳源储备箱2、三通3、USB反应器4和出水箱5 ;进水箱I通过第一蠕动泵1.1与三通3的一端相连；碳源储备箱2通过第二蠕动泵2.1与三通3的另一端相连；进行箱中废水与碳源储备箱中有机物在三通汇合后进入USB反应器4底部的第一进水口 4.1 ;USB反应器设有排泥口 4.3、布水盘4.4、取样口 4.5、三相分离器4.6、溢流堰4.7和出水口 4.8 ;出水口 4.8与出水箱5相连；布水盘4.4中设有直径为2?4mm的圆形小孔；三相分离器4.6顶部设有排气口 4.9，其通过第三蠕动泵4.10与USB反应器底部第二进水口 4.2相连。
[0007]其特征在于，包括以下步骤:
[0008]I)接种短程反硝化污泥，使其在USB反应器中的污泥浓MLSS在3000?8000mg/L，污泥龄SRT控制在6?14天；
[0009]2)进水箱中含硝酸盐氮废水经过第一蠕动泵与碳源储备箱中的有机碳源经过第二蠕动泵通过三通汇合由第一进水口进入USB反应器，进水有机负荷OLR与硝酸盐氮负荷NLR之比在2.5?4.5之间；
[0010]3)含硝酸盐氮废水从USB反应器底部流入，从下而上经过三相分离器从出水口排出，含硝酸盐氮废水的水力停留时间HRT在15?50min之间；
[0011]4)三相分离器顶部的排气口通过第三蠕动泵与USB反应器的第二进水口相连，控制第三蠕动泵气体循环流速在0.30?1.50L/h，使USB反应器内的气体不断循环。
[0012]技术原理:短程反硝化是指异养反硝化菌在有机物存在的条件下，将硝酸盐还原为亚硝酸盐的过程。在培养短程反硝化颗粒污泥的上流式污泥床反应器USB中，由于反硝化过程没有气体或只有少量的氮气生成，使得污泥在USB反应器中无法流化，导致沟流及死区现象的发生。通过蠕动泵将USB反应器顶部的气体回流到反应器底部，然后从下到上再次回到顶部。实际过程中，虽然蠕动泵控制的气体回流处于连续运行，但由于气体流速小，气体从反应器底部回流到顶部时是以脉冲曝气的形式，间歇从底部流入顶部，同时加强反应器内污泥的流化。另外，当气体脉冲式回流到顶部时，由于反应器的密闭性及气体回流泵转速的限定，使得三相分离器上部气体突然增多，压力增大，三相分离器以下的污泥向下流动，避免因气体的带动出现污泥上浮。因此，通过蠕动泵对USB反应器内气体回流可以有效解决沟流及死区现象的发生，同时防止污泥上浮，从而获取稳定密实的短程反硝化颗粒污泥。
[0013]与现有连续流反硝化颗粒污泥相比，本发明具有明显的优势:通过对USB反应器内气体的回流，可以有效避免短程反硝化USB反应器内出现沟流及死区现象，并且可以有效防止污泥上浮；另外，本发明本提供的方法操作简单，易于实现，有利于短程反硝化工艺及厌氧氨氧化脱氮技术的推广应用。
【附图说明】
[0014]图1为一种气体自循环强化短程反硝化颗粒污泥培养的装置结构图。
[0015]图2为所培养的短程反硝化颗粒污泥形态图。
[0016]图1中I为进水箱、2为有机碳源储备箱、3为三通、4为USB反应器、5为出水箱、1.1为第一蠕动泵、2.1为第二蠕动泵、4.1为第一进水口、4.2为第二进水口、4.3为排泥口、
4.4为布水盘、4.5为取样口、4.6为三相分离器、4.7为溢流堰、4.8为出水口、4.9为排气口、4.10为第三蠕动泵。
【具体实施方式】
[0017]结合附图和实施例对本发明做进一步说明:如图1所示，一种气体