一种快速启动短程硝化的方法与流程

1.本发明属于水处理应用领域，具体涉及一种实现短程硝化的方法，主要目的是通过调整反应器构造，方便快捷的实现短程硝化，以更加经济的方式对水中氨氮进行脱除，适用于处理各类含氨氮的工业废水以及生活污水。


背景技术：

2.随着社会经济与科技的发展，氮素污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因之一，因此水体中氮素的去除对于清洁水体具有重要意义。
3.一般认为，生物脱氮要经过硝化和反硝化作用两个过程，而硝化作用主要通过硝化细菌完成。硝化细菌包括氨氧化细菌（ammonia oxidizing bacteria, aob）和亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, nob）两个生理菌群。其中aob是将氨氮氧化为亚硝态氮，nob是将亚硝态氮转化为硝态氮。近年来，短程硝化工艺成为研究热点，其核心为将氨氧化作用控制在亚硝化阶段，直接进入后面的反硝化作用。与全程硝化反硝化（氨氮
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亚硝态氮
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硝态氮
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亚硝态氮
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氮气）相比，短程硝化反硝化（氨氮
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亚硝态氮
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氮气）具有曝气量小，碳源投加量少的特点，能够大大减少运行费用，节省水处理成本，值得工程化应用和推广。但是短程硝化控制复杂，亚硝化率低，稳定运行比较困难。因此，如何提高亚硝态氮积累，保证稳定高效的短程硝化是制约短程硝化反硝化工艺的关键因素。
4.mbbr（moving bed biofilm reactor）移动床生物膜反应器具有占地面积小，产泥率低，性能稳定的特点，而且填料具有较高的耐受性，使用寿命长，利于工业推广。因此在mbbr技术中启动短程硝化，为生物脱氮实现稳定高效，节省投资和操作简单的目标打下坚实的基础。
5.本发明的目的是提供一种实现短程硝化的方法，可高效便捷的实现稳定的短程硝化，能够特异性培养aob，抑制nob，达到低成本高脱氮效率的目的，可应用于各类含氨氮的工业废水和生产生活污水。


技术实现要素：

6.针对常规短程硝化工艺操作复杂、运行不稳定以及亚硝态氮积累率低等问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种新思路，主要内容为：一种快速启动短程硝化的方法。
7.本发明技术方案如下：本发明提供了一种快速启动短程硝化的方法，先进行填料挂膜，挂膜完成后，通过改变反应器构造和优化工艺参数，形成溶氧浓度梯度差，快速启动短程硝化。反应器内设置的挡板将反应器分为曝气区和非曝气区，即高溶氧浓度区和低溶氧浓度区。
8.所述的反应器曝气区采用底部曝气的方法，含氨氮废水进入反应器，在气提作用下曝气区液面升高，水溢流至非曝气区，形成内循环。在微生物作用后从出水管排出。
9.所述的挡板可以左右移动，根据plc检测的溶氧浓度来调控挡板位置，形成溶氧浓度梯度差。
10.所述的非曝气区上液面溶氧浓度为1.5~3.5 mg/l，低液面处溶氧浓度为0.2~1.0 mg/l。
11.所述的挡板移动范围包括：距离反应器底部3~7 cm，距离反应器顶部10-15 cm。
12.所述的含氨氮废水，其水质特征为氨氮浓度为50-450 mg/l，cod值为50-1000 mg/l。
13.所述的出水管的高度与非曝气区的液面高度一致。
14.所述的反应器内填充填料，所述填料的填充比为20-50%，比表面积为300-800 m2/m3。
15.整个过程随水流方向溶氧浓度逐渐下降。在曝气区溶氧浓度大，满足氨氮消耗需求，随着水流方向氨氮浓度逐渐减少，溶氧浓度也随之减少，防止亚硝态氮的进一步转化为硝态氮，实现亚硝态氮的积累，减少曝气能耗。
16.所述的填料挂膜，是利用市政污水厂二沉池活性污泥为接种泥，反应器运行10~15天挂膜完成，稳定运行后反应器氨氮去除负荷为0.2~0.5kg n/m3/d。
17.所述的运行参数为：通过1%的naoh或hcl溶液调控ph值为7.5~8.0；通过加热装置控制反应器内水温在30~35℃；非曝气区上液面溶氧浓度为本发明的特点是：与传统反应器采用单室进行短程硝化对比，该发明通过反应器中挡板将反应器分成曝气区和非曝气区，在氨氮浓度高的区域曝气量大，满足氨氮消耗需求，随着水流方向氨氮浓度逐渐减少，溶氧浓度也随之减少，实现溶氧浓度与氨氮浓度相匹配。另外，挡板可移动，通过改变挡板的位置，改变曝气区和非曝气区的空间大小，可以控制两区域的溶氧及氨氮浓度，得以处理不同浓度的氨氮废水。和传统底部曝气方式不同，本发明采用单侧曝气，在满足aob菌需氧量的同时具有气提作用，促进反应器内循环，减少曝气能耗，节省成本。单侧曝气气提的方法减少曝气造成的水利波动对填料的影响，能避免生物膜的脱落。进水在反应器内流动过程的溶氧浓度由高到低发生规律性变化，在aob菌活性不变的情况下，降低nob菌的活性，使出水中no
2-‑
n有较高的积累率。采用自控装置能根据溶氧浓度高低调控反应器的运行，既高效又避免其他药剂的投加，降低成本，具有较高的应用价值。
附图说明
18.图1为一种快速启动短程硝化反应装置图附图标记1-储水罐，2-蠕动泵，3-反应器，4-挡板，5-填料，6-ph计探头，7-加热探头，8-plc（programmable logic controller，可编程逻辑控制器），9-酸液，10-碱液，11-出水口，12-出水管，13-溶氧探头，14-排泥口，15-曝气头，16-曝气区，17-非曝气区。
具体实施方式
19.以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：图1为一种快速启动短程硝化反应装置图。
20.该工艺运行流程描述如下：反应器运行流程描述：模拟废水1通过蠕动泵2进入反应器曝气区16底部，通过曝气，在水力推动作用下液体上流通过挡板4溢流到非曝气区17，在流动状态下溶氧继续逐渐
降低。通过ph探头6检测反应器内ph值变化，当ph值低于7.5时，plc8启动蠕动泵加碱10；当上液面溶氧较高时，plc8启动，挡板4向曝气区16移动，反之，则向非曝气区17移动。根据反应器底部剥落的污泥情况进行排泥。
21.实施例1利用本发明的反应器对某化肥厂高氨氮废水进行处理，待处理水质nh
4-n为450 mg/l，cod 200 mg/l，nahco
3 3900 mg/l，进水ph值为8.5。反应器为总容积10 l（12.5*20*40cm），曝气区有效体积为2.5 l，挡板高度 30 cm，距离底部 5 cm，填料填充比为30 %，hrt为24 h，历时18天启动短程硝化，反应器在稳定运行后的结果如表1所示；表1 实施例1的检测结果实施例2利用本发明的反应器对某城市生活污水进行处理，处理水质特点为：氨氮为 79 mg/l，cod 250 mg/l，硝态氮3 mg/l，亚硝态氮 0.5 mg/l，ph值为7.5；废水通过蠕动泵进入反应器底部，反应器为总容积10 l（12.5*20*40cm），曝气区有效体积为2.5 l，挡板高度 30 cm，距离底部 5 cm，填料填充比为30 %，hrt为6 h，历时21天启动短程硝化，反应器在稳定运行后的结果如表2所示；表2 实施例2的检测结果实施例3利用本发明的反应器对某医药废水进行处理，处理水质特点为：氨氮为 250 mg/l，cod 200 mg/l，硝态氮150 mg/l，亚硝态氮 42 mg/l，ph值为5.5；废水通过蠕动泵进入反应器底部，反应器为总容积10 l（12.5*20*40 cm），曝气区有效体积为2.5 l，挡板高度 30 cm，距离底部 5 cm，填料填充比为30 %，hrt为16 h，历时19天启动短程硝化，反应器在稳定
运行后的结果如表3所示；表3 实施例3的检测结果实施例中均使用本发明中的反应器，分别对化肥废水、生活污水以及医药废水进行处理，实验结果显示反应器均有较高的亚硝态氮积累率，在运行了21天后，亚硝态氮的积累率均超过了80%，证实了本发明设计的反应器可以快速实现短程硝化，具有较高的工程利用价值，适用于各类氨氮废水，具有普遍适用性。