一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法

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1.本发明涉及一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法，属于污水生物处理领域。


背景技术：
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2.随着人类活动和社会的飞速发展，当今世界的生态环境形势愈发严峻。其中，水环境污染问题日益突出，从而制约了社会的可持续发展，甚至威胁到人类的生存，我国的水环境污染问题尤为突出，氮磷等营养元素造成的水体富营养化近年来不断加剧，而我国的污染物排放标准却日趋严格。传统硝化反硝化脱氮工艺需要大量的曝气，同时为了满足出水的要求，需要投加大量的外碳源，这显著增加了污水处理的成本。
3.厌氧氨氧化工艺作为一种高效的自养脱氮工艺，具有节约碳源，无需曝气，污泥产量低等诸多优势，但是厌氧氨氧化工艺在主流城市生活污水中的应用面临着亚硝底物缺乏的限制。目前主要有短程硝化与短程反硝化两种工艺来为厌氧氨氧化提供亚硝底物，短程硝化在应用中存在启动困难，维持条件苛刻，难以彻底淘洗nob等诸多限制，而短程反硝化则具有启动简单，运行稳定，可同步去除污水中的有机物等诸多优势，具有广泛的应用前景。
4.目前，实现短程反硝化的主要控制策略有投加易生物降解有机物，维持较高的ph，投加羟胺等，这些控制策略较为繁琐，同时会增加实现短程反硝化的运行成本。
5.缺氧饥饿处理在操作中非常便捷，可通过闲置反应器直接实现缺氧饥饿，通过缺氧饥饿抑制亚硝酸盐还原酶的功能基因表达水平，而硝酸盐还原酶的功能基因表达基本不受到影响，从而快速实现较高的亚硝酸盐积累。在后续运行中结合控制较短的污泥龄维持较低的污泥浓度并调整进水生活污水与硝酸盐废水比例，控制进水c/n为3，可以在较短时间内实现短程反硝化。


技术实现要素：

6.本发明专利的目的在于提出了一种以生活污水为碳源快速实现短程反硝化的方法。本发明利用了在缺氧饥饿条件下抑制亚硝酸盐还原酶的功能基因表达水平，而硝酸盐还原酶的功能基因表达基本不受到影响，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，进而实现较高的亚硝酸盐积累，辅以控制污泥龄及c/n，快速实现了以生活污水为碳源的短程反硝化。
7.一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法，采用的装置主要包括：一个sbr反应器(11)和在线ph、do检测设备；如图1所示，sbr反应器(11)通过进水系统(1)进入生活污水与硝酸盐废水，设置搅拌器(2)进行搅拌使反应器内部活性污泥混匀；通过出水阀(5)进行排水；sbr反应器(11)侧壁设置排水阀ⅰ(3)、排水阀ⅱ(4)、排水阀ⅲ(6)、排水阀ⅳ(7)；ph探头(9)和do探头(10)通过数据线与wtw主机(8)相连，可反映反应器
内部的污泥性质。
8.一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.(1)缺氧饥饿处理前，接种污水处理厂剩余污泥，控制污泥浓度介于1500～2500mg/l，调试反应器保证各设备的正常运行；
10.(2)进行缺氧饥饿处理，关闭反应器的进水系统与出水系统，不添加任何基质，控制搅拌器处于常开状态，使反应器长期处于缺氧饥饿状态；定期取样测定反应器内部的污泥状态及物质变化，缺氧饥饿时间根据污泥性质确定，可通过批次实验方法测定饥饿处理过后系统的亚硝积累率，当批次实验显示系统的亚硝积累率达到80％以上后，停止进行缺氧饥饿处理，进行活性回复及稳定运行阶段；
11.(3)重新启动反应器，为快速回复反硝化菌活性：首先，将饥饿处理过后的污泥进行离心处理，去除缺氧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，每个周期四个小时，主要包括进水10min、缺氧搅拌180min、沉淀30min、排水20min，排水比50％；稳定运行阶段，保持10～15天的污泥龄；调整进水生活污水与硝酸盐废水比例，控制进水c/n为3；当反应末硝态氮浓度达到饥饿处理前的5mg/l以下，可认为反应器已恢复活性开始进入稳定运行阶段；
12.本发明的技术原理在于：在缺氧饥饿条件下抑制亚硝酸盐还原酶的功能基因表达水平，而硝酸盐还原酶的功能基因表达基本不受到影响，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，进而实现较高的亚硝酸盐积累，辅以控制污泥龄及c/n，快速实现了以生活污水为碳源的短程反硝化。
13.本发明一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法与现有的实现短程反硝化的技术相比，具有如下优点：
14.可直接利用生活污水中的有机物驱动短程反硝化，同步去除生活污水中的有机物；
15.短程反硝化的启动时间短。通过缺氧饥饿处理，快速抑制了亚硝酸盐还原酶的功能基因表达水平，而硝酸盐还原酶的功能基因表达基本不受到影响，重新启动后，反应器可立刻表现出较高的亚硝积累；
16.缺氧饥饿处理方法简单，无需复杂的操作。缺氧饥饿处理过程中只需要进行搅拌，不需要复杂的控制过程，便于实现；
17.实现短程反硝化的成本较低。通过缺氧饥饿处理实现以生活污水为碳源的短程反硝化，不需要投加外碳源及其它药剂，经济成本低；
18.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闲置快速实现短程反硝化。
附图说明：
19.图1是一种通过缺氧饥饿处理快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的结构示意图。
20.图中：1为进水系统，2为搅拌器，3为排水阀ⅰ，4为排水阀ⅱ，5为出水阀，6为排水阀ⅲ，7为排水阀ⅳ，8为wtw主机，9为ph探头，10为do探头，11为sbr反应器。
21.图2为实行缺氧饥饿处理八天后批次实验结果。
具体实施方式：
22.以下结合附图及技术方案对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不仅限于以下实施例。
23.参考图1一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法装置示意图，sbr反应器(11)通过进水系统(1)进入生活污水与硝酸盐废水，设置搅拌器(2)进行搅拌使反应器内部活性污泥混匀；通过出水阀(5)进行排水；sbr反应器(11)侧壁设置排水阀ⅰ(3)、排水阀ⅱ(4)、排水阀ⅲ(6)、排水阀ⅳ(7)；ph探头(9)和do探头(10)通过数据线与wtw主机(8)相连，可反映反应器内部的污泥性质。
24.参考图1一种通过缺氧饥饿快速实现以生活污水为碳源的短程反硝化的方法装置示意图，按照如下步骤实现短程反硝化：
25.(1)缺氧饥饿处理前，接种污水处理厂剩余污泥，控制污泥浓度介于1500～2500mg/l，调试反应器保证各设备的正常运行；
26.(2)进行缺氧饥饿处理，关闭反应器的进水系统与出水系统，不添加任何基质，控制搅拌器处于常开状态，使反应器长期处于缺氧饥饿状态；定期取样测定反应器内部的污泥状态及物质变化，缺氧饥饿时间根据污泥性质确定，可通过批次实验方法测定饥饿处理过后系统的亚硝积累率，当批次实验显示系统的亚硝积累率达到80％以上后，停止进行缺氧饥饿处理，进行活性回复及稳定运行阶段；
27.(3)重新启动反应器，为快速回复反硝化菌活性：首先，将饥饿处理过后的污泥进行离心处理，去除缺氧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，每个周期四个小时，主要包括进水10min、缺氧搅拌180min、沉淀30min、排水20min，排水比50％；稳定运行阶段，保持10～15天的污泥龄；调整进水生活污水与硝酸盐废水比例，控制进水c/n为3；当反应末硝态氮浓度达到饥饿处理前的5mg/l以下，可认为反应器已恢复活性开始进入稳定运行阶段；
28.下面结合批次实验结果对本发明所述方法进行进一步的说明：
29.以某污水处理厂剩余污泥作为接种污泥，某大学家属区所排放的生活污水进行稀释作为碳源，进行饥饿处理并定期取泥做批次实验，从图中可以看出，缺氧饥饿可显著提高反硝化过程中亚硝积累率，缺氧饥饿八天后ntr由46.55％提升到61.02％；缺氧饥饿处理后硝酸盐还原速率没有受到抑制；缺氧饥饿处理对于整个周期内亚硝酸盐还原速率有明显抑制，是ntr提高的主要原因。
30.以上对本发明所提供的种通过硅藻土的投加快速启动短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物脱氮的装置和方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施案例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用上均会有改变之处，综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。