[發明專利]一種快速實現短程硝化好氧顆粒污泥的裝置和方法

在審

• 申請號: 202010983591.4
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112250167A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 彭永臻;袁傳勝;胡甜甜;李夕耀
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F101/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種快速實現短程硝化好氧顆粒污泥的裝置和方法，屬于污水生物處理領域。短程硝化的穩定維持一直是研究的瓶頸。好氧顆粒污泥具有性能穩定、沉淀快、占用空間小等優勢。因此，將好氧顆粒污泥作為短程硝化的載體是一種很好的選擇。為快速實現短程硝化好氧顆粒污泥，本專利在原水中加入鹽度至5g NaCl/L，原水進入到短程硝化SBR中，先進行0.5～1h厭氧攪拌，用于反硝化上周期NOx^??N；接著是4～6h低溶解氧好氧段。鹽度對NOB的抑制作用大于AOB，利于短程硝化。鹽度能促進EPS的產生，進而EPS與污水中的鈣鎂離子凝結成顆粒，而且SBR高的高徑比能產生較大的曝氣剪切力，利于顆粒形成。

技術領域

本發明涉及一種快速實現短程硝化好氧顆粒污泥的裝置和方法，屬于污水生物處理技術領域。

背景技術

氮污染是造成水體富營養化的主要因素，對此，各國家和地區對于含氮廢水排放標準也日益嚴格。目前，生物脫氮工藝因其經濟節約和環境友好等優點，成為最為廣泛的脫氮技術。但是，城市污水生物脫氮工藝面臨依然著曝氣能耗高，碳源不足等問題。相比于全程硝化(NH₄⁺-N→NO₃^--N)，短程硝化(NH₄⁺-N→NO₂^--N)的發現，使得節省25％的曝氣和減少40％的反硝化所需碳源成為可能。雖然短程硝化具有巨大的優勢，但對于城市污水，難以實現持留氨氧化菌(AOB)并抑制或淘汰亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，使得短程硝化的穩定維持一直是研究難點。城市污水短程硝化的維持困擾了國內外研究團隊多年。

好氧顆粒污泥具有性能穩定、沉淀快、占用空間小等優勢，被認為具有廣闊的應用前景。有研究表明，如果能夠將好氧顆粒污泥作為短程硝化的載體，短程硝化將會更加穩定。通常，實現好氧顆粒污泥需要較大的曝氣剪切力，也就是需要比較大的溶解氧(DO)。實際上，為抑制NOB，短程硝化工藝通常為低DO條件運行，因此產生的較小的曝氣剪切力不利于顆粒的形成。因此，探索在低OD條件下形成短程硝化顆粒污泥是一個研究的重點和難點。

近來，有研究表明，脫氮工藝處理含鹽海水有利用形成顆粒污泥，其形成機理是由于鹽度會促進污泥產生胞外聚合物(EPS)，EPS進而與該鎂離子凝結成顆粒。同時，還有研究表明鹽度對于NOB的抑制作用大于AOB，對于維持短程硝化有積極作用。因此，本發明專利提出利用鹽度實現短程硝化好氧顆粒的新技術，有望為實現穩定的短程硝化開辟新路徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種快速實現短程硝化好氧顆粒污泥的裝置和方法，解決目前城市污水短程硝化難以穩定維持的問題，以短程硝化工藝為研究對象，通過在原水中添加鹽度，以期實現穩定的短程硝化好氧顆粒污泥。主要為室溫下運行短程硝化SBR(3)，在原水中加入鹽度至5g NaCl/L。短程硝化SBR每天運行1～4個周期，每個周期為6～8h。具體為：原水桶(1)中的進水首先通過進水泵(2)和進水閥(3.3)進入到短程硝化SBR(3)中，同時開啟攪拌器(3.1)進行厭氧攪拌0.5～1h；接著開啟曝氣泵(5)，進行4～6h的好氧段，通過氣體流量計(4)將DO控制在1mg/L以下；接下來是3min的沉淀，通過第三排水閥(3.8)排水10min，以及0.5～1h的閑置。通過這樣的方式運行可以發現短程硝化SBR(3)中逐漸由顆粒形成，經過50天以上的運行，顆粒平均粒徑能達到350μm以上，而且亞硝積累率一直維持在95％以上，被認為是形成了短程硝化好氧顆粒污泥。短程硝化好氧顆粒污泥形成的機理為：鹽度對NOB的抑制作用大于AOB，利于短程硝化；鹽度能促進EPS的產生，進而EPS與污水中的鈣鎂離子凝結成顆粒，而且SBR高的高徑比能產生較大的曝氣剪切力，利于顆粒形成。