[发明专利]一种生物滤池的高效自养脱氮方法

说明书

技术领域

本发明属于废水自养脱氮领域。具体涉及生物滤池全程自养脱氮工艺的高效运行方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速增长，工业化和城市化进程不断推进，水污染日益加剧，造成水质性缺水和原本的资源性缺水彼此重叠，越来越多地影响到人们的正常生产和生活。其中，氮素污染是主要的一项危害。然而，传统的硝化/反硝化生物脱氮工艺不但存在流程长、供氧量高、需要外加碳源、污泥产量高等先天性不足。因此，各国学者纷纷开展了各种新型生物脱氮技术和工艺的研究。

1997年，德国Hannover大学的Hippen等人在研究一个垃圾填埋厂处理渗滤水的生物转盘时，发现在限氧（DO=0.8mg/L）和偏碱性的（pH=8.0～8.5）条件下，且无明显的NO₂^--N和NO₃^--N的累积的情况下，有大约60%的NH₄⁺-N转化为N₂脱除。由于反应器进水的可溶性有机碳浓度和C/N值都很低，且反应器的COD损失也较小，反应器中溶解氧一直存在，所以氮损失不是由异养反硝化引起的，即NH₄⁺-N去除现象是自养过程。这种在同一个反应器中，由自养的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌协调作用，将NH₄⁺-N转化为N₂去除的现象被称为全程自养脱氮。

全程自养脱氮工艺基于的亚硝化和厌氧氨氧化是目前已知的最为简便的脱氮途径。但由于在同一反应器中起作用的好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌对外界环境的要求有所不同。而整个反应器的处理效果又由这两类细菌所决定。充分发挥两种不同菌群的微生物的活性，是提高反应器处理效能的关键。目前生物滤池全程自养脱氮工艺存在脱氮负荷小等瓶颈，因此如何提高反应器的处理效能具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物滤池的高效自养脱氮方法，包括如下内容：

（1）启动期，接种CANON工艺的生物膜，接种污泥浓度为1～3g/L；采用先厌氧后好氧的方式启动生物滤池，生物滤池温度控制在25～35℃，进水pH值维持在7.69～8.49之间；厌氧期进水氨氮浓度与亚硝酸盐氮浓度质量浓度之比为1:1.3，氨氮浓度为200～400mg/L，亚硝酸盐氮浓度为260～520mg/L，水力停留时间8～15h，当总氮去除率达到50%以上，继续维持运行20～40d；好氧期进水氨氮浓度为350～450mg/L，曝气强度为0.3～2.0L/min，水力停留时间5～8h，当总氮的去除率达到80%以上，总氮去除负荷达到1.0kgN·m^-3·d^-1以上，标志着CANON工艺启动成功；

（2）运行期，通过控制进水流量和曝气量，增加生物滤池的气水比，气水比即曝气量与进水流量之比，不断提高生物滤池的去除负荷；生物滤池温度控制在25～35℃，进水pH值维持在7.69～8.49之间；当生物滤池的氨氮去除率大于99%时，提高进水流量，水力停留时间由4～5h降低到1～2h；当出水亚硝酸盐氮的浓度小于30mg/L，增大曝气量，曝气量由1.0～2.0L/min增加到7.0～8.0L/min；生物滤池的气水比由9.0～11.0增加到38.0～4.0，生物滤池总氮去除率为80%～89%，总氮去除负荷为1.0～3.11kgN·m^-3·d^-1，实现了高效的自养脱氮。

本发明中采用了生物滤池作为CANON工艺的反应器形式。在反应器的启动和高效运行中主要优势是：（1）微生物的截留能力强，有利于反应器的启动；（2）反应器的处理负荷比现有的文献报道的都要高，反应器利用生物膜的厚度所产生的溶解氧浓度梯度，在生物膜外层为好氧的氨氧化菌层，进行氨氧化反应，逐渐消耗溶解氧，产生亚硝酸盐氮；在生物膜的内层形成了适合厌氧氨氧化菌生长的缺氧环境，亚硝酸盐氮和剩余的氨氮向内传递，发生厌氧氨氧化反应。（3）由于滤池滤料的保护作用，可以使得反应器器在高曝气高溶解氧条件下高效运行。

附图说明

图1是本发明中具体实例的生物滤池试验装置示意图，其中1为进水泵，2为空气泵，3为承托层，4为滤料层，5为取样口，6为取料口，7为pH/DO探头，8为加热棒。