公布日：2023.10.03
申請日：2023.09.01
分類號：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發明提供一種基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，屬于污水處理技術領域，所述方法是利用焦化廢水進水中的SCN‑對NOB菌的抑制進行短程硝化反應的強化，將進水中SCN‑濃度提升至50~65mg/L后持續運行5~7個反應周期；再降低進水中SCN‑濃度至30~50mg/L，繼續運行5~7個反應周期；完成第一次強化，強化穩定運行過程包含單次或多次強化；當反應器中NO2‑積累率穩定達到90%以上時，即完成基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程。本發明的方法利用焦化廢水水質特點，對NOB菌形成長效抑制，可節省抑制劑的投加成本，同時操作簡單，快速有效，提升運行穩定性。
權利要求書
1.一種基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，其特征在于，所述方法是先進行基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程，包括以下步驟：S1、取具有硝化菌的污泥接種至反應系統內；S2、取經過降碳處理的焦化廢水進入反應系統，開啟攪拌和曝氣，使經過降碳處理的焦化廢水與接種的污泥充分混合，開啟整個啟動過程；其中，整個啟動過程包括多個反應周期；在整個啟動過程中，啟動初期，所得體系中溶解氧濃度控制在1.5~2.0mg/L，在此溶解氧濃度下運行4~5個反應周期后，梯度下調單個反應周期內體系中的溶解氧濃度；每下調一個梯度，在此溶解氧濃度下運行4~5個反應周期，至體系中溶解氧濃度控制在0.4~0.7mg/L之間，停止曝氣，在攪拌方式下繼續運行多個反應周期至運行平穩，完成整個基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程；基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程初期，控制經過降碳處理的焦化廢水的氨氮初始濃度≤100mg/L；基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程中，控制經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽濃度≤50mg/L；并伴隨體系中溶解氧濃度調整過程進行，還需在體系中進行氨氮負荷提升；在氨氮負荷提升過程中，經過降碳處理的焦化廢水的氨氮濃度以20~40mg/L為單次上調梯度；完成基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程后，進行如下步驟：1）提升進入反應系統中的經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽濃度范圍至50~65mg/L，維持經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽的濃度為50~65mg/L持續運行5~7個反應周期；2）下調進入反應系統中的經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽濃度范圍至30~50mg/L繼續運行5~7個反應周期，即完成一次強化；整個強化穩定運行過程包括單次或多次強化，當反應系統中的亞硝酸鹽累積率穩定達到90%時，即完成基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程；基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程和基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程均包括多個反應周期；單個反應周期為24h，包括進水階段、反應階段、靜置階段和排水階段共四個階段，其中進水階段的時間為2~4h、靜置階段和排水階段的時間總共為2h、反應階段的時間為單個反應周期內的其余時間；進水階段和反應階段均進行攪拌，靜置階段和排水階段關閉攪拌。
2.根據權利要求1所述的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，其特征在于，步驟S1中，在污泥接種至反應系統內后且步驟S2經過降碳處理的焦化廢水進入反應系統前，還需在反應系統內投加填料。
3.根據權利要求2所述的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，其特征在于，填料的種類為彈性填料、粒徑為1~2cm、型狀為立方體；填料在反應系統中的填充度為5~10%。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，其特征在于，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程和基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程中，控制反應系統內的溫度為30~34℃、污泥濃度為1000~3000mg/L、pH值為8.0~8.5。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，其特征在于，基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程完成后，持續控制反應系統內的溶解氧濃度為0.4~0.7mg/L。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法。
為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：
一種基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，所述方法是完成基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程后，進行如下步驟：
1）提升進入反應系統中的經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽（SCN-）濃度范圍至50~65mg/L，維持經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽的濃度為50~65mg/L持續運行5~7個反應周期；
2）下調進入反應系統中的經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽濃度范圍至30~50mg/L繼續運行5~7個反應周期，即完成一次強化；
整個強化穩定運行過程包括單次或多次強化，當反應系統中的亞硝酸鹽（NO2-）累積率穩定達到90%時，即完成基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程包括以下步驟：
S1、取具有硝化菌的污泥接種至反應系統內；
S2、取經過降碳處理的焦化廢水進入反應系統，開啟攪拌和曝氣，使經過降碳處理的焦化廢水與接種的污泥充分混合，開啟整個啟動過程；其中，整個啟動過程包括多個反應周期；
在整個啟動過程中，啟動初期，所得體系中溶解氧濃度控制在1.5~2.0mg/L，在此溶解氧濃度下運行4~5個反應周期后，梯度下調單個反應周期內體系中的溶解氧濃度；每下調一個梯度，在此溶解氧濃度下運行4~5個反應周期，至體系中溶解氧濃度控制在0.4~0.7mg/L之間，停止曝氣，在攪拌方式下繼續運行多個反應周期至運行平穩，完成整個基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程。
進一步的，步驟S1中，在污泥接種至反應系統內后且步驟S2經過降碳處理的焦化廢水進入反應系統前，還需在反應系統內投加填料。
進一步的，填料的種類為彈性填料、粒徑為1~2cm、型狀為立方體；填料在反應系統中的填充度為5~10%。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程和基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程中，控制反應系統內的溫度為30~34℃、污泥濃度為1000~3000mg/L、pH值為8.0~8.5。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程完成后，持續控制反應系統內的溶解氧濃度為0.4~0.7mg/L。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程初期，控制經過降碳處理的焦化廢水的氨氮初始濃度≤100mg/L；
基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程中，控制經過降碳處理的焦化廢水中硫氰酸鹽濃度≤50mg/L。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程中，伴隨體系中溶解氧濃度調整過程進行，還需在體系中進行氨氮負荷提升。
進一步的，在氨氮負荷提升過程中，經過降碳處理的焦化廢水的氨氮濃度以20~40mg/L為單次上調梯度。
進一步的，基于焦化廢水短程硝化快速啟動過程和基于焦化廢水短程硝化的強化穩定運行過程均包括多個反應周期；
單個反應周期為24h，包括進水階段、反應階段、靜置階段和排水階段共四個階段，其中進水階段的時間為2~4h、靜置階段和排水階段的時間總共為2h、反應階段的時間為單個反應周期內的其余時間；
進水階段和反應階段均進行攪拌，靜置階段和排水階段關閉攪拌。
本發明的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法的有益效果為：
1、運行穩定性強：本發明的基于焦化廢水短程硝化快速啟動和強化穩定運行的方法，充分利用焦化廢水中的SCN-濃度對NOB菌進行抑制并形成長效機制，同時強化優勢菌種AOB在填料中的富集，系統經過強化運行后，能夠有效提升亞硝態氮的累積率，降低硝態氮的產生濃度，從而大大提升焦化廢水進行短程硝化處理過程的高效性和穩定性；
2、節約成本：通過利用焦化廢水中的SCN-成分作為短程硝化抑制劑，不僅在短期內快速提升短程硝化效果的效率和穩定性，與其它短程硝化過程中使用外部投加的抑制劑來抑制NOB菌活性相比，節省運行成本；
3、啟動周期快：本發明通過梯度下調溶解氧濃度并投加填料，利用低溶氧抑制硝化菌中NOB菌，同時使用填料快速富集功能菌（AOB菌），進行短程反硝化，提升反應效率，縮短啟動時間，實現了針對焦化廢水的短程硝化的快速啟動，快速啟動的時間僅需15~30d；
在啟動初期，亞硝酸鹽累積率隨曝氣量的波動變化較大，使用填料能夠有效應對溶氧沖擊，在填料上形成一個穩定的溶氧環境，有利于優勢菌群的馴化，提升啟動初期體系中短程硝化反應穩定性；
4、運行能耗低：由于進入反應器的經過降碳處理的焦化廢水自身的溶解氧濃度為4~6mg/L，其在進入反應器后，可補充SBR反應器內所得體系中的溶解氧，且進水中的COD濃度較低，可繼續氧化有機物的需氧量較低，通過攪拌裝置攪拌，即可維持體系中溶解氧濃度維持在0.4~0.7mg/L之間，節省曝氣成本，大幅降低運行能耗和投資成本；
5、操作便捷：與傳統短程硝化反應的操作要求嚴格且運行條件不易控制相比，本發明針對焦化廢水進行短程硝化的快速啟動方法，工藝操作更加簡便、運行過程易于控制；
6、產泥量低：本發明的反應體系為泥膜共生體系，體系中污泥濃度為1000~3000mg/L，同時填料上的生物膜脫落形成的懸浮物很低，使得整個體系內的產泥量較低，能夠有效節省運行費用。
（發明人：康夢遠;劉洪泉;王秀彪;王立川）
