一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法

本发明属于污水处理，具体涉及一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法。

背景技术：

1、随着我国经济的高速发展，水体氮素污染日益严重。而传统活性污泥法脱氮过程高能耗、高物耗，亟需开发新型脱氮技术。短程硝化过程通过控制氨氮氧化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再进一步通过反硝化或者厌氧氨氧化过程转化为氮气去除。该过程能够极大减少曝气能耗和碳源需求，被证明是最具前景的脱氮技术。然而如何建立稳定的短程硝化，是该技术的难点和关键。

2、公开号为cn117945545a的中国发明专利申请中公开了一种基于短程硝化处理污水的方法及装置。该方法通过预设处理条件，利用硫化物在污泥处理反应器中处理污泥；然后，将处理后的污泥和污水分别输入短程硝化反应器中；依据预设的培养条件构建短程硝化处理体系，并对上述污水进行处理。这种将泥水分开处理的方式，增加了系统复杂性。此外活性污泥体系具有内在的缺点和局限性。

3、与活性污泥体系相比，膜曝气生物膜能够高效利用氧气，其氧气利用率能够达到100％。该系统通过无泡曝气过程，进一步降低了曝气能耗，在脱氮工艺中显示出更大的吸引力。然而，膜曝气生物膜和活性污泥体系在机理上存在本质区别。在膜曝气生物膜中，氧气浓度呈现梯度分布，这使得亚硝酸盐还原菌难以被有效抑制，从而使得短程硝化过程难以建立。此外，现有的短程硝化建立方法大都面向于高氨氮废水，对于低氨氮废水的处理效果不佳。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提出一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜的构建方法，面向低氨氮废水，为厌氧氨氧化过程提供稳定的亚硝酸盐来源，并降低脱氮过程的曝气能耗和有机碳投加，减少碳排放。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、本发明提供一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，将含氨氮废水连续通入接种硝化污泥的膜曝气生物膜反应器中，所述膜曝气生物膜反应器上设有进水口、出水口以及内循环管路，膜曝气生物膜反应器内部设有中空纤维膜组件；所述内循环管路上布设有用于检测膜曝气生物膜反应器内溶解氧和ph值的监测装置；所述中空纤维膜组件与用于控制膜曝气生物膜反应器内溶解氧的加压氧气源连接；所述监测装置与用于控制加碱泵运转的ph控制装置连接；所述加碱泵与装有含硫化物碱液的碱液箱连接，将含硫化物碱液输送至膜曝气生物膜反应器内；

4、短程硝化膜曝气生物膜构建方法具体如下：

5、接种硝化污泥的膜曝气生物膜反应器中首先形成硝化生物膜；随后通过加碱泵向膜曝气生物膜反应器间歇注入含硫化物碱液，维持膜曝气生物膜反应器内的ph值在8.0～8.5之间，硫氢根离子浓度不低于15mg s/l；同时通过加压氧气源调节供气压力，使得膜曝气生物膜反应器内的溶解氧浓度低于0.1mg/l；利用硫氢根离子、ph和低溶解氧组合，抑制生物膜中的亚硝酸盐氧化菌，构建稳定的短程硝化膜曝气生物膜。

6、作为优选，所述含硫化物碱液的ph值高于12，其中碱液采用碳酸钠溶液或者氢氧化钠溶液，硫化物采用硫化钠。

7、进一步的，所述含硫化物碱液中碳酸钠的浓度为5～15g/l，硫化钠的浓度为0.5～0.8g/l。

8、作为优选，所述中空纤维膜组件由致密的聚丙烯中空纤维膜组成，聚丙烯中空纤维膜表面微孔孔径为0.1～1nm。

9、作为优选，所述加压氧气源的输出压力为0.05±0.01mpa。

10、作为优选，通入含氨氮废水中氨氮浓度为50～100mg n/l。

11、作为优选，所述膜曝气生物膜反应器内硫氢根离子浓度为16～25mg s/l。

12、作为优选，当所述监测装置检测到膜曝气生物膜反应器内ph值低于8.0时，ph控制装置控制加碱泵启动，向膜曝气生物膜反应器内输入含硫化物碱液，使膜曝气生物膜反应器内ph值维持在设定的8.0～8.5内。

13、作为优选，所述内循环管路上设有循环泵，所述循环泵用于混合膜曝气生物膜反应器内废水。

14、作为优选，所述膜曝气生物膜反应器采用下进上出的进出水方式。

15、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

16、(1)本发明提供的构建方法，通过间歇性投加硫化物、控制ph值在8.0～8.5之间和低溶解氧的情况下，成功构建了短程硝化膜曝气生物膜。经过试验表明，当反应器ph控制在8.0～8.5之间，硫化物以硫氢根离子(hs-)存在，显示出最强的亚硝酸盐氧化菌抑制效果。其与低溶解氧共同作用，实现了亚硝酸盐氧化菌长效抑制。

17、(2)本发明提供的构建方法简便易实施，适合大规模应用。通过本发明构建的生物膜能够用于低浓度氨氮废水处理，它不仅具有更低的脱氮能耗，而且其生物膜体系更加稳定易调控。

技术特征：

1.一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，将含氨氮废水连续通入接种硝化污泥的膜曝气生物膜反应器中，其特征在于，所述膜曝气生物膜反应器上设有进水口、出水口以及内循环管路，膜曝气生物膜反应器内部设有中空纤维膜组件(2)；所述内循环管路上布设有用于检测膜曝气生物膜反应器内溶解氧和ph值的监测装置(3)；所述中空纤维膜组件(2)与用于控制膜曝气生物膜反应器内溶解氧的加压氧气源(6)连接；所述监测装置(3)与用于控制加碱泵(9)运转的ph控制装置连接；所述加碱泵(9)与装有含硫化物碱液的碱液箱(4)连接，将含硫化物碱液输送至膜曝气生物膜反应器内；

2.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述含硫化物碱液的ph值高于12，其中碱液采用碳酸钠溶液或者氢氧化钠溶液，硫化物采用硫化钠。

3.根据权利要求2所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述含硫化物碱液中碳酸钠的浓度为5～15g/l，硫化钠的浓度为0.5～0.8g/l。

4.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述中空纤维膜组件(2)由致密的聚丙烯中空纤维膜组成，聚丙烯中空纤维膜表面微孔孔径为0.1～1nm。

5.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述加压氧气源(6)的输出压力为0.05±0.01mpa。

6.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，通入含氨氮废水中氨氮浓度为50～100mg n/l。

7.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述膜曝气生物膜反应器内硫氢根离子浓度为16～25mg s/l。

8.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，当所述监测装置(3)检测到膜曝气生物膜反应器内ph值低于8.0时，ph控制装置控制加碱泵(9)启动，向膜曝气生物膜反应器内输入含硫化物碱液，使膜曝气生物膜反应器内ph值维持在设定的8.0～8.5内。

9.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述内循环管路上设有循环泵(8)，所述循环泵(8)用于混合膜曝气生物膜反应器内废水。

10.根据权利要求1所述的稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，其特征在于，所述膜曝气生物膜反应器采用下进上出的进出水方式。

技术总结本发明公开了一种稳定高效短程硝化膜曝气生物膜构建方法，属于污水处理技术领域。该方法如下：将含有氨氮废水连续通入接种了硝化污泥的膜曝气生物膜反应器(MABR)中，首先形成硝化生物膜。进一步通过加碱泵向反应器间歇注入含有硫化物碱液，维持反应器pH值在8.0～8.5之间，硫氢根离子浓度不低于15mg S/L。同时调节供气压力，使得反应器溶解氧低于0.1mg/L。利用硫氢根离子(HS<supgt;‑</supgt;)、pH和低溶解氧组合，高效抑制生物膜中的亚硝酸盐氧化菌，构建稳定的短程硝化膜曝气生物膜。该生物膜能够用于低浓度氨氮废水处理，且能耗低，易调控。技术研发人员：赵和平,韩郁林受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2