[发明专利]一种处理城市生活污水的全程自养脱氮颗粒污泥启动方法

说明书

技术领域

本发明属于水环境恢复与再生领域。具体涉及用于处理常温、低氨氮城市生活污水的全程自养脱氮（CANON）颗粒污泥启动的方法。

背景技术

水资源问题是制约社会发展的重要因素。我国水资源总量丰富，但人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的28%。由于工、农业污水不合理排放的日益加剧，造成了有限的水资源质量恶化，同时水资源浪费的现象日益严重，使得原本就不充足的淡水资源变得越发珍贵。在污水中，氮素污染是水体污染的重要因素之一，城市生活污水，工业废水，养殖废水，垃圾渗滤液中均存在氮素污染问题。环保部《2012年中国环境状况公报》显示，2012年，全国排放废水中氨氮排放量为253.6万吨。因此，污水氮素深度处理工艺的研究意义重大。

水体中的氮素来源是多途径的，主要由城市生活污水、工业废水、农业废水三方面引入。城市生活污水有低碳氮比的特点，对于这类废水，现今国内大部分采用基于硝化反硝化原理的传统工艺进行生物脱氮的污水处理厂，为达到一级A排放标准，需要外加大量有机碳源、无机碳源、反应装置繁杂庞大，消耗大量能源，使得污水处理成本居高不下；同时产生大量污泥和温室气体，对环境造成二次污染，极大制约了污水处理行业的发展。

上世纪90年代新发现的基于厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术的全程自养脱氮（Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite）工艺，是在好氧条件下，氨氧化细菌（AOB）与厌氧氨氧化（Anammox）菌在同一个反应器中共存，二者协同作用，位于填料或污泥絮体外层的氨氧化细菌，先以氧气作电子受体，将NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N；通过传质作用，位于填料或污泥絮体内层的Anammox菌，以亚硝酸细菌产生的NO₃^--N。CANON工艺将水中的NH₄⁺-N直接转化成N₂的过程，同传统工艺相比，该工艺具有无需外加有机碳源、无机碳源、曝气量低节约能耗，无需硝化液回流等优点，这为污水脱氮处理提供了一种节能、低碳、环保的新思路。

现阶段，从微生物载体区分，CANON工艺主要通过生物滤柱的形式实现。日本Furukawa采用上向流Biofix为填料的生物滤池，最好处理效果可达到91%，总氮去除负荷可达到0.83kg.m^-3.d^-1。Chuang等使用下向流的海绵填料反应器，总氮去除负荷达到1.46kg.m^-3.d^-1。虽然，生物滤柱具有较高的总氮去除负荷和去除率，但容易发生堵塞，梁瑜海采用火山岩填料的CANON工艺，总氮去除负荷最高达到3.1kg.m^-3.d^-1，去除率为83%，但是当出现堵塞断层现象去除率将至19.6%，即使人工翻填之后也只能回复至正常时的60%水平，这是生物滤柱普遍存在的致命缺陷。

从处理水质上看，目前CANON工艺主要用于处理高温高氨氮污水，Samik等采用CSTR反应器处理总氮浓度550-600mg.L^-1的废水，总氮去除负荷可以达到0.216kg.m^-3.d^-1。对于常温低氨氮污水的处理还有待进一步研究。

颗粒污泥本质上是以有机质或无机质为核心的悬浮型生物膜工艺，它集成了生物膜抗冲击负荷能力强、微环境好及活性污泥浓度高、比表面积大等优点，是理想的Anammox菌承载形式，国内外学者的研究表明其相对于普通絮状污泥往往具有着更高的处理负荷。Xiaoming Li等人在SBR反应器中培养出了全程自养脱氨颗粒污泥，DO为0.3-0.5mg.L^-1，总氮去除率为63.7%。郑平等应用改良型UASB反应器进行了全程自养脱氮颗粒污泥的研究，反应器在DO为0.2-0.8mg.L^-1，温度30±1℃，进水pH7.8-8.0条件下处理氨氮浓度431.7±25.5mg.L^-1的模拟废水，总氮去除负荷2.57kg.m^-3.d^-1。