一种通过厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法

背景技术：

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、针对双短程耦合厌氧氨氧化处理生活污水工艺启动问题，本发明专利提出了一种快速实现双短程的方法。本发明分别利用了在厌氧饥饿条件下，选择性抑制亚硝酸盐还原酶的功能基因表达水平，以及好氧饥饿条件下，抑制了硝化菌活性并选择性恢复aob活性，辅以控制剩余氨氮，溶解氧及污泥龄，快速实现了以生活污水为碳源的双短程的启动。

2、一种通过厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程的方法，采用的装置包括：一个sbr反应器(16)和在线ph、do检测设备；如图1所示，生活污水进水桶(1)通过进水蠕动泵(2)与sbr进水口(3)相连，进入sbr反应器(16)；硝酸盐废水(14)通过蠕动泵(15)进入反应器；设置搅拌器(7)进行搅拌使反应器内部活性污泥混匀；转子流量计(9)连接气泵(8)和曝气盘(10)进行曝气，控制反应器内的溶解氧；通过出水阀(11)进行排水；通过排泥口(13)进行排泥；ph探头(5)和do探头(6)通过数据线与wtw主机(4)相连，可反映反应器内部的污泥性质。

3、厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、(1)饥饿处理前，接种污水处理厂剩余污泥，控制污泥浓度为2800～3000mg/l，调试反应器保证各设备的正常运行；

5、(2)厌/好氧饥饿处理，关闭反应器的进水系统与出水系统，不添加任何基质，连续搅拌，间歇曝气，控制曝气时间，使厌/缺氧饥饿时间分别为4～5h和3～4h，控制好氧饥饿溶解氧在4.0～6.0mg/l，饥饿期间不排泥。定期取样测定反应器内部的污泥状态及物质变化，饥饿时间根据污泥性质确定，可定期取泥进行批次实验：在500ml的小试瓶中加500ml饥饿处理中的污泥，投加18～20mg/l氨氮和8～10mg/l亚硝态氮，曝气维持在5～6mg/l，批次试验进行2h，每隔10分钟取样测定氨氮和硝态氮浓度，以氨氮消耗速率和硝氮生成速率分别代表氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性；在500ml的小试瓶中加500ml饥饿处理中的污泥，投加18～20mg/l硝态氮和58～60mg/l的cod，cod由乙酸钠提供，实验进行3h，每隔15分钟取一次样，测定硝态氮和亚硝态氮浓度，以得出硝酸盐转化率。当批次实验显示aob和nob活性均受到抑制，氨氮降解速率和硝氮生成速率降为0，以及反硝化的硝氮转化率达到80％以上后，停止饥饿处理，进行活性恢复及稳定运行阶段；

6、(3)活性恢复处理，为快速恢复硝化菌和反硝化菌的活性，重新启动反应器：首先，将饥饿处理过后的污泥进行离心处理，去除饥饿过程中因为发酵而产生的氮磷等物质；打开进水系统与排水系统，按照事先设定好的程序运行sbr系统，每天运行四个周期，每个周期6个小时，包括进水10min、缺氧搅拌50min、好氧曝气180min、沉淀30min、排水10min、闲置80min，排水比70％；活性恢复阶段，保持15天的污泥龄；调整进水生活污水与硝酸盐废水比例，使混合后硝酸盐浓度为18～20mg/l；好氧阶段溶解氧维持在1～2mg/l；每转8个周期，进水改为清水，避免反应器内亚硝态氮积累过多，抑制菌群活性，影响活性恢复；定期取样测定进出水及缺氧末污染物浓度，计算缺氧段硝酸盐转化率及好氧段亚硝酸盐积累率，以反应系统的短程反硝化及短程硝化效果，当缺氧段硝酸盐转化率及好氧段亚硝酸盐积累率均≥80％并维持10d以上，可认为反应器已恢复活性开始进入稳定运行阶段；

7、(4)一段式双短程耦合厌氧氨氧化反应器的启动，为将成功启动的双短程耦合厌氧氨氧化反应，在双短程反应器中投加厌氧氨氧化生物膜填料，填充比为10％，调整sbr系统反应工序，反应器的启动与稳定运行过程按照此工序运行：每天运行两个周期，每个周期12个小时，包括进水10min、厌氧搅拌80min、好氧曝气2～3h、缺氧搅拌6～7h、沉淀30min、排水10min、闲置50min，其中，缺氧时间根据好氧时间调整，两者之和为9h，排水比50％；为保证缺氧段短程反硝化碳源，采用分段进水方式：第一次进水在厌氧前，占反应器体积的35％，第二次进水在缺氧搅拌3～4h时，占反应器体积的15％；保持15～20天的污泥龄；好氧段do维持在1mg/l以下，好氧末剩余氨氮控制在6～8mg/l；定期取样测定进出水污染物浓度，当出水tin小于10mg/l,可认为一段式双短程耦合厌氧氨氧化反应器启动成功；成功启动的反应器继续运行，采用分段进水，第一次进水在厌氧前，占反应器体积的35％，第二次进水在缺氧搅拌3～4h时，占反应器体积的15％；每天运行两个周期，每个周期12个小时，包括进水10min、厌氧搅拌80min、好氧曝气2～3h、缺氧搅拌6～7h、沉淀30min、排水10min、闲置50min，其中，缺氧时间根据好氧时间调整，两者之和为9h，排水比50％；保持15～20天的污泥龄；好氧段do维持在1mg/l以下，好氧末剩余氨氮控制在6～8mg/l；定期取样测定进出水污染物浓度，反应器运行30～40d，保持出水tin小于10mg/l，认为一段式双短程耦合厌氧氨氧化反应器已稳定；

8、本发明的技术原理在于：在厌氧饥饿条件下亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的功能基因表达水平受抑制程度不同，从而扩大了硝酸盐还原速率与亚硝酸盐还原速率之间的差异，亚硝酸盐还原速率低，实现较高的亚硝酸盐积累；而在好氧饥饿条件下，氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌均受到抑制，但氨氧化菌由于其特殊的细胞结构具有较强的环境适应能力，且可以快速对外界环境变化作出响应，在饥饿结束的恢复过程中，氨氧化菌较亚硝酸盐氧化菌表现出更快的恢复速率；同时控制好氧段氨氮剩余、溶解氧以及污泥龄，快速实现了以生活污水为碳源的双短程。

9、本发明一种通过厌/好氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法，具有如下优点：

10、双短程启动时间短，厌/好氧饥饿及恢复过程可扩大反硝化功能基因及硝化菌活性的差异，系统可在较短时间内达到较高的硝酸盐转化率和亚硝酸盐积累率；

11、饥饿处理方法简单，无需复杂的设施和操作，只需在饥饿过程持续搅拌及好氧饥饿时，提供一定时间的曝气，维持好氧饥饿环境；

12、经济投入少，成本低，厌/好氧饥饿过程中，无需改装原有装置和设备，无需投加药品和碳源，可直接实现以生活污水为碳源的双短程；

13、无需外加碳源，成功启动的双短程耦合厌氧氨氧化系统，采用分段进水的方式，节省了碳源；

14、本发明的实用性较强，可在污水处理厂中的sbr反应器中通过一定时间的厌/好氧饥饿快速实现双短程。

技术特征：

1.一种通过厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法，其特征在于，采用的装置包括：一个sbr反应器(16)和在线ph、do检测设备；生活污水进水桶(1)通过进水蠕动泵(2)与sbr进水口(3)相连，进入sbr反应器(16)；硝酸盐废水(14)通过蠕动泵(15)进入sbr反应器(16)；设置搅拌器(7)进行搅拌使活性污泥混匀；转子流量计(9)连接气泵(8)和曝气盘(10)进行曝气，控制反应器内的溶解氧；通过出水阀(11)进行排水；通过排泥口(13)进行排泥；ph探头(5)和do探头(6)通过数据线与wtw主机(4)相连。

2.利用权利要求1的装置厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)中维持曝气时间以控制剩余氨氮浓度。

技术总结
一种通过厌/好氧交替饥饿快速实现以生活污水为碳源的双短程耦合厌氧氨氧化的方法，属于污水生物处理领域。1、关闭进出水系统，持续进行搅拌间歇曝气，维持厌/好氧饥饿状态；2、饥饿处理10～20天；3、恢复污泥活性；4、双短程耦合厌氧氨氧化的启动。本方法通过饥饿处理抑制亚硝酸盐氧化菌活性和亚硝酸盐还原酶功能基因的表达水平，而氨氧化菌(AOB)在进水恢复后，迅速响应，硝酸盐还原酶的功能基因表达不受到影响，在短期内利用生活污水中的有机物作为碳源实现双短程，控制剩余氨氮及污泥龄，可以维持双短程稳定运行，为后续耦合厌氧氨氧化反应提供稳定基质来源。本发明作简单成本低，可快速实现双短程并长期维持较高的亚硝积累率。

技术研发人员：彭永臻,程紫薇,张琼,李夕耀,王峥嵘
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22