[發明專利]一種以顆粒有機物為碳源實現氮素去除的兩段式水解酸化短程反硝化厭氧氨氧化工藝

有效

• 申請號: 202110754114.5
• 申請日: 2021-07-04
• 公開（公告）號: CN113480001B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 彭永臻;郝志超;張瓊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/30;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

1.一種以顆粒有機物為碳源實現氮素去除的兩段式水解酸化短程反硝化厭氧氨氧化工藝，其特征在于：所用裝置包括進水箱，序批式水解酸化原位短程反硝化反應器，顆粒有機物儲備罐，中間水箱，序批式厭氧氨氧化反應器，出水箱，PLC控制柜和PLC自動控制系統；

其中進水箱(1)設置有進水箱放空閥(1.1)以及進水箱溢流管(1.2)，通過第一進水管(1.3)和第一進水泵(1.4)與序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)相連，序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中設置有第一加熱棒(2.1)，第一機械攪拌裝置(2.2)以及DO/pH在線監測裝置(2.3)，通過第一電磁排水閥(2.4)與第一出水管(2.5)與中間水箱(4)相互連接起來；中間水箱(4)設置有中間水箱溢流管(4.1)以及中間水箱放空閥(4.2)，通過第三進水管(4.3)和第三進水泵(4.4)與序批式厭氧氨氧化反應器(5)相連接，顆粒有機物儲備罐(3)內有磁子(3.2)，放置于磁力攪拌器(3.1)上，并通過第二進水管(3.3)以及第二進水泵(3.4)將顆粒有機物泵入序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中，序批式厭氧氨氧化反應器(5)中設置有第二加熱棒(5.1)，第二機械攪拌裝置(5.2)以及DO/ORP/pH在線監測裝置(5.3)，通過第二電磁排水閥(5.4)以及第二出水管(5.5)與出水箱(6)相互連接；

包含以下步驟：

(1)初期系統中各反應器啟動階段：

①序批式厭氧氨氧化反應器(5)的啟動階段：

序批式厭氧氨氧化反應器(5)的種泥是粒徑在8～12mm的厭氧氨氧化顆粒污泥，設置排水比為60％，運行方式是缺氧攪拌，通過第二加熱棒(5.1)控制反應器運行時的溫度為30±2℃，以含有質量濃度為110～120mg/L的氯化銨和質量濃度為145～150mg/L的亞硝酸鈉的廢水來啟動厭氧氨氧化過程，設定第一階段進水中的NH₄⁺-N和NO₂^--N的質量濃度均為30±5mg/L，待每階段序批式厭氧氨氧化反應器(5)進出水總無機氮即TIN質量濃度之差與進水TIN質量濃度的比值高于0.8時，TIN質量濃度的計算公式為TIN＝NH₄⁺-N+NO₂^--N+NO₃^--N；以10mg/L為基質的質量濃度梯度，逐步提升進水中NH₄⁺-N和NO₂^--N的質量濃度，直至最后一階段進水中的NH₄⁺-N和NO₂^--N的質量濃度為50±5mg/L時，序批式厭氧氨氧化反應器(5)進出水總無機氮即TIN質量濃度之差與進水TIN質量濃度的比值高于0.8并穩定維持10d以上，即認為序批式厭氧氨氧化反應器(5)成功啟動；

②序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)的啟動：

將室溫條件下閑置的水解酸化短程反硝化剩余污泥投加到序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中，初始的污泥濃度為2000～3000mg/L,設置排水比為60％，第一機械攪拌裝置(2.2)轉速設置為60rpm，運行方式是厭-缺氧攪拌，具體的運行方式包括進顆粒有機物1min→厭氧攪拌449min→進硝酸鹽廢水3min→缺氧攪拌57min→沉淀30min→排水10min→閑置170min，顆粒有機物儲備罐(3)中裝有的淀粉膠體懸濁液的質量濃度為5g/L，每周期進入到序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中的淀粉質量濃度為0.24～0.35g/L，初始硝酸鹽廢水中的質量濃度為10±2mg/L，每一階段以10mg/L為梯度提升進水中的NO₃^--N質量濃度，直至進水中的NO₃^--N質量濃度為150±2mg/L；通過檢測進出水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的濃度計算NO₃^--N→NO₂^--N轉化率即NTR，從而判斷序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)短程反硝化過程的啟動情況，直至最后一個階段NTR高于60％并穩定維持10d以上后進入下一階段；

(2)系統啟動階段：

待序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)、序批式厭氧氨氧化反應器(5)均成功啟動后，將進水箱(1)、序批式水解酸化原位短程反硝化反應器(2)、顆粒有機物儲備罐(3)、中間水箱(4)、序批式厭氧氨氧化反應器(5)、出水箱(6)及PLC柜(7)、PLC自動控制系統(8)進行連接，通過監測中間水箱(4)中的NO₂^--N濃度以及出水箱(6)中的TIN質量濃度，調整序批式厭氧氨氧化反應器(5)的缺氧攪拌時間，調整范圍為240～480min，直至序批式厭氧氨氧化反應器(5)出水中的TIN質量濃度在15mg/L以下并能穩定維持10d以上后進入下一階段；

(3)整套系統穩定運行階段：

含有質量濃度分別為60±5和150±5mg/L的NH₄⁺-N和NO₃^--N的廢水首先進入到水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中，在此微生物將顆粒淀粉首先水解為糖類，后產生小分子有機酸為短程反硝化過程提供電子供體，將NO₃^--N轉化為NO₂^--N，反應器中的污泥濃度維持在3500±500mg/L，水解酸化原位短程反硝化反應器(2)中厭氧段的溫度通過第一加熱棒(2.1)控制在30±1℃，缺氧段的溫度保持在25±1℃；含有NH₄⁺-N和NO₂^--N的出水在第一電磁排水閥(2.4)的作用下通過第一出水管(2.5)進入至中間水箱(4)中，中間水箱(4)中的混合液在第三進水泵(4.4)的作用下通過第三進水管(4.3)被泵入序批式厭氧氨氧化反應器(5)中，序批式厭氧氨氧化反應器(5)每天運行2個周期，每個周期的水力停留時間為10h，運行時通過第二加熱棒(5.1)控制混合液溫度為30±2℃，整套裝置最終出水在第二電磁排水閥(5.4)的作用下通過第二出水管(5.5)進入到出水箱(6)中。