[發明專利]一種高DO條件下短程硝化反硝化顆粒污泥的制備方法

無效

• 申請號: 201010171966.3
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101830560A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王新華;石義靜;王曙光;于海波;高明明;刁目賀;祁振
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司 37221
• 代理人: 李健康

一、技術領域

本發明屬于廢水生物處理技術領域，涉及一種高DO條件下短程硝化反硝化顆粒污泥的制備方法。

二、背景技術

隨著氮素污染的加劇和人們環境保護意識的增強，廢水脫氮日益受到人們的重視，其中生物脫氮技術由于其無可比擬的優勢獲得了長足的發展。在目前眾多的污水脫氮新技術中，短程硝化反硝化是應用廣泛和發展較快的新技術之一，它是將傳統的硝化反應控制在亞硝化階段，然后進行反硝化。與傳統硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有以下優點：可節省供氧量約25％，能耗低；節省反硝化碳源約40％，在C/N比一定的情況下能提高對TN的去除率；減少污泥生成量約50％；減少硝化過程堿的需求量；反應時間短，可減少反應器容積。因此，短程硝化反硝化成為目前污水生物脫氮技術研究的熱點。短程脫氮得以實現和穩定維持的關鍵是將硝化過程終止于NO₂^--N階段，即短程硝化。利用氨氧化菌(亞硝酸菌)和亞硝酸鹽氧化菌(硝酸菌)在生理特性上的差異，已經形成了諸多實現短程硝化的控制策略，主要包括高溫、低溶解氧(DO)、高游離氨抑制、實時控制等。其中，控制DO濃度，使硝化過程控制在NH₃⁺-N氧化為NO₂^--N階段，是實現亞硝酸鹽積累的重要因素之一。因此，DO濃度是人們在短程硝化反硝化工藝中最為關注的指標之一。此外，國內外有關研究表明在常規條件下通過實時控制DO、pH以及氧化還原電位(ORP)等參數可以實現短程硝化，但是通常用于處理常規生活污水，雖然實時控制技術容易操作，但是在厭氧階段硝酸鹽氮的ORP變化拐點以及硝酸鹽氮的pH變化峰點變化不明顯，低C/N比條件下厭氧階段的操作存在問題。

此外，研究表明NO₂^--N的累積通常伴隨著大量N₂O的產生，尤其在短程硝化脫氮工藝中。N₂O是一種很重要的溫室氣體，其溫室效應是CO₂的300倍左右；同時，它也會破壞臭氧層，從而對環境產生嚴重影響，導致N₂O釋放的最主要因素是低DO濃度和高NO₂^--N濃度。而這兩個正是通常用來實現短程硝化過程的最主要特征，因此控制DO實現短程硝化存在釋放大量N₂O的潛在危害。

好氧顆粒污泥是微生物固定化技術的一種特殊形式，是從上世紀九十年代以來開始興起的一種新型的廢水生物處理技術，被認為是目前最有前途的污水處理工藝之一。與傳統的活性污泥法相比，好氧顆粒污泥沉降性能更好，污泥濃度更高，更加能適應廢水水質的突然變化；可使反應器中保持較高的容積負荷，并可大大縮小或省去二次沉淀池，減少污水處理系統的容積和占地面積，降低投資和運行成本；好氧顆粒污泥的分層結構使其具有微生物菌群的多樣性，在降解有機碳的同時，具有同時脫氮除磷的功能。此外，顆粒污泥具有特殊的微生物結構和空間結構，即使在高DO條件下也可以同時具備厭氧區和好氧區，從而實現異養微生物、硝化細菌和反硝化細菌在不同顆粒層同時存在；而且高DO濃度也有利于減少N₂O的釋放。

直接在高濃度NH₄⁺-N條件下制備顆粒污泥，存在高濃度游離氨的抑制作用，從而影響微生物的活性以及好氧顆?；陌l生。分子態游離NH₃對亞硝酸菌和硝酸菌都有抑制作用，但對硝酸菌更加敏感。已有研究表明，游離氨對硝酸菌和亞硝酸菌的抑制濃度分別0.1～1.0mg/L和10～150mg/L。當游離氨的濃度介于兩者之間時，亞硝酸菌能夠正常增殖和氧化，硝酸菌被抑制，就會發生亞硝酸的積累。因而，通過逐步提高氨氮選擇壓的方法，可以逐步提高游離氨的選擇作用，從而逐步淘汰硝酸菌，同時可以避免高濃度游離氨的抑制作用，并能使形成的好氧顆粒污泥在實現亞硝酸鹽富集的同時具有較高的反硝化能力和異養菌活性。

綜合考慮短程硝化脫氮和N₂O的釋放問題，尋找一種高DO濃度條件下制備短程硝化反硝化顆粒污泥以去除高濃度氨氮的方法就顯得尤為重要。

三、發明內容

本發明的目的是在高DO濃度下制備得到一種處理高氨氮廢水的短程硝化反硝化顆粒污泥。

本發明的技術方案是：在高DO濃度下通過逐步提高底物NH₄⁺-N濃度的策略制備亞硝化細菌和反硝化菌大量富集的好氧短程硝化反硝化顆粒污泥。具體步驟如下：