申請日2015.09.30

　　公開(公告)日2017.04.05

　　IPC分類號C02F3/30; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法，包括(1)在反應(yīng)器內(nèi)接種好氧活性污泥，并投加生長促進劑A;(2)先采用間歇進水然后采用連續(xù)進水兩種操作方式進行系統(tǒng)啟動;(3)間歇運行時，當(dāng)出水中懸浮物濃度低于100mg/L時停止投加生長促進劑A，改投脫氮菌劑和生長促進劑B;(4)當(dāng)進水氨氮達400-700mg/L，并在12h內(nèi)去除率達60%以上時改為連續(xù)進水，并投加脫氮菌劑和生長促進劑B;(5)當(dāng)總氮去除率達70%以上，提高氨氮濃度，直至進水氨氮達500-1000mg/L，總氮去除率達80%以上，完成啟動過程。本發(fā)明大大降低了短程硝化的啟動難度并且明顯縮短開工時間，并可保證反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運行，對廢水處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)氨氮、總氮和COD的同時去除。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：

　　(1)首先在生物反應(yīng)器內(nèi)接種廢水處理廠好氧活性污泥，并投加微生物生長促進劑A;所述生長促進劑A包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)和無機酸羥胺，所述金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;

　　(2)先采用間歇進水然后采用連續(xù)進水兩種操作方式進行系統(tǒng)啟動;

　　(3)間歇運行時每批次反應(yīng)24h，當(dāng)氨氮去除率大于90%時提高進水氨氮濃度，每次提高幅度為50-100mg/L，當(dāng)出水中懸浮物濃度低于100mg/L時停止投加生長促進劑A，改投脫氮菌劑和微生物生長促進劑B，所述生長促進劑B包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)和有機酸羥胺，所述金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;

　　(4)當(dāng)進水氨氮濃度達400-700mg/L，并且在12h內(nèi)氨氮去除率達60%以上時改為連續(xù)進水操作方式，并投加脫氮菌劑和生長促進劑B;

　　(5)在保持總氮去除率70%以上的條件下，逐漸提高廢水氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達500-1000mg/L，系統(tǒng)內(nèi)總氮去除率達80%以上時，完成短程硝化反硝化的啟動過程。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑A中，金屬鹽為40-100重量份，多胺類物質(zhì)為5-30重量份，無機酸羥胺為0.5-15重量份。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，含量為2-10重量份。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑B中，金屬鹽為40-100重量份，多胺類物質(zhì)為5-30重量份，有機酸羥胺為0.5-15重量份。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述的有機酸羥胺為甲酸羥胺、乙酸羥胺或者兩者的混合物，含量為2-10重量份。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑A和B中，金屬鹽是鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(5-25):(0.5-5);或者是鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(1-8):(0.5-5);或者是鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(5-25):(1-8):(0.5-5)。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑A和B中，鈣鹽為CaSO4或者CaCl2，鎂鹽為MgSO4或者MgCl2，亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2，銅鹽為CuSO4或者CuCl2。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的方法，其特征在于：所述生長促進劑A和B中，多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述接種的好氧活性污泥接種量為所處理廢水體積的10%-50%;接種活性污泥后采取12-24h悶曝處理，悶曝過程中控制溶解氧濃度在3.0-5.0mg/L，對活性污泥進行淘洗。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的間歇進水操作方式，進水的初始氨氮濃度為100-200mg/L，COD濃度為300-600mg/L;控制處理溫度為20-40℃，pH值為7.8-8.2，溶解氧濃度為1.0-5.0mg/L，碳氮質(zhì)量比為2:1-4:1。

　　11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于：間歇進水操作方式采取批次換水，每天按照污水中促進劑濃度10-40mg/L投加生長促進劑A;當(dāng)出水中的懸浮物濃度低于100mg/L時投加脫氮菌劑和微生物生長促進劑B，批次換水時每隔2-5個批次補加一次微生物生長促進劑B，投加量按照污水處理系統(tǒng)中促進劑濃度10-40mg/L進行投加。

　　12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的連續(xù)進水操作方式的水力停留時間設(shè)為14-24h，控制pH值在8.2-8.5，溫度為20-40℃，溶解氧濃度為0.2-4.0mg/L，碳氮質(zhì)量比為3:1-10:1。

　　13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的方法，其特征在于：連續(xù)操作時每隔2-5天補加一次微生物生長促進劑B，投加量按照污水處理系統(tǒng)中促進劑濃度10-40mg/L進行投加。

　　14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的脫氮菌劑由節(jié)桿菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1、水氏黃桿菌(Flavobacterium mizutaii)FDN-2、脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) DN-3和甲基桿菌(Methylobacterium phyllosphaerae) SDN-3組成，間歇進水時投加的菌體體積比為1:2:(8-15):(8-15)，連續(xù)進水時投加的菌體體積比為(8-15):(8-15):2:1，投加量按照所處理廢水體積的0.1%-1%進行投加。

　　說明書

　　一種廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法，該方法可以實現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)快速啟動的同時使廢水達標(biāo)處理。

　　背景技術(shù)

　　廢水生物脫氮作為水污染控制的一個重要研究方向，經(jīng)歷了從成熟的傳統(tǒng)生物脫氮到新型生物脫氮過程。新型生物脫氮工藝為低COD(化學(xué)耗氧量，表示碳源含量的指標(biāo)，以Cr法測量)高氨氮廢水的處理提供了可行的途徑。特別是亞硝化生物脫氮技術(shù)由于具有降低能耗、節(jié)約碳源、減少污泥生產(chǎn)量等優(yōu)點，受到人們的普遍關(guān)注，成為廢水生物脫氮領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點之一。

　　有文獻對單級自養(yǎng)脫氮生物膜SBR工藝的啟動進行較詳細的研究(方芳等，中國給水排水,2006,22(1):58-61)，它的特點是在生物膜SBR反應(yīng)器中接種普通好氧活性污泥和厭氧污泥，在溫度為(30±2)℃、pH值為7.5-8.5、DO(溶解氧)為0.8-1.0mg/L和HRT(水力停留時間)為24h的條件下，處理中低濃度氨氮(60-120mg/L)廢水，亞硝化選擇期共歷時80d，經(jīng)過污泥馴化期、亞硝化選擇期和污泥適應(yīng)期三個較為典型的階段后，亞硝化率達到了77%，脫氮能力為40%。

　　CN200410017477.7中提出了一種含氨廢水短程硝化快速啟動方法，它的特點是以好氧活性污泥作為接種物，采用連續(xù)操作方式，將溫度控制在25-28℃，pH值控制在7.2-7.5，溶解氧濃度控制在2.5-3.0mg/L，富集足量的硝化菌;當(dāng)氨氮去除率達98%且運行穩(wěn)定時將pH值調(diào)到8.0-8.2，溫度控制在32-35℃之間，溶解氧濃度控制在1.0-1.5mg/L，優(yōu)選亞硝酸細菌，淘汰硝酸細菌。啟動過程中含氨廢水的初始濃度為5-6mmol/L，終濃度為30mmol/L，運行39d-46d可實現(xiàn)短程硝化的快速啟動。CN200810012685.6公開了一種含氨廢水短程硝化的快速啟動方法，它的特點是以富集的硝化細菌或者是硝化細菌與廢水廠好氧活性污泥的混合物作為接種物;雖然實現(xiàn)了短程硝化的快速啟動，但沒有考慮總氮去除問題。

　　目前盡管短程硝化反硝化工藝已經(jīng)進入工業(yè)化應(yīng)用階段，但普遍存在著負(fù)荷較小，去除率偏低，運行不穩(wěn)定，啟動時間長等不足，并且有些正在運行的工藝并沒有考慮總氮去除問題。這大大限制了短程硝化反硝化工藝的發(fā)展和應(yīng)用。CN201210130659.X公開了一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動方法，它的特點是以富集的硝化細菌和以亞硝氮為氮源的反硝化細菌作為接種物，該方法雖然實現(xiàn)了短程硝化的快速啟動，但是因為使用硝化細菌和反硝化細菌，需要兩類菌體在不同的培養(yǎng)液中分別培養(yǎng)后再投加，培養(yǎng)過程復(fù)雜。

　　因此如何經(jīng)濟高效并快速啟動短程硝化反硝化工藝、在較高負(fù)荷和氨氮去除率條件下能夠保證反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運行將是含氨廢水處理領(lǐng)域研究的重點之一。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種操作簡單、費用較低的廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法。本發(fā)明方法大大降低了短程硝化的啟動難度并且明顯縮短開工時間，并可保證反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運行，對廢水處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)氨氮、總氮和COD的同時去除。

　　本發(fā)明廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法，包括如下內(nèi)容：

　　(1)首先在生物反應(yīng)器內(nèi)接種廢水處理廠好氧活性污泥，并投加微生物生長促進劑A;所述生長促進劑A包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)和無機酸羥胺，所述金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;

　　(2)先采用間歇進水然后采用連續(xù)進水兩種操作方式進行系統(tǒng)啟動;

　　(3)間歇運行時每批次反應(yīng)24h，當(dāng)氨氮去除率大于90%時提高進水氨氮濃度，每次提高幅度為50-100mg/L，當(dāng)出水中懸浮物濃度低于100mg/L時停止投加生長促進劑A，改投脫氮菌劑和微生物生長促進劑B，所述生長促進劑B包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)和有機酸羥胺，所述金屬鹽由鈣鹽、銅鹽、鎂鹽和/或亞鐵鹽組成;

　　(4)當(dāng)進水氨氮濃度達400-700mg/L，并且在12h內(nèi)氨氮去除率達60%以上時改為連續(xù)進水操作方式，并投加脫氮菌劑和微生物生長促進劑B;

　　(5)在保持總氮去除率70%以上的條件下，逐漸提高廢水氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達500-1000mg/L，系統(tǒng)內(nèi)總氮去除率達80%以上時，完成短程硝化反硝化的啟動過程。

　　本發(fā)明所述的生長促進劑A中，金屬鹽為40-100重量份，優(yōu)選為50-80重量份;多胺類物質(zhì)為5-30重量份，優(yōu)選為10-20重量份;無機酸羥胺為0.5-15重量份，優(yōu)選為2-10重量份。所述的無機酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺或者磷酸羥胺中的一種或幾種，優(yōu)選為硫酸羥胺。

　　本發(fā)明所述的生長促進劑B中，金屬鹽為40-100重量份，優(yōu)選為50-80重量份;多胺類物質(zhì)為5-30重量份，優(yōu)選為10-20重量份;有機酸羥胺為0.5-15重量份，優(yōu)選為2-10重量份。所述的有機酸羥胺為甲酸羥胺、乙酸羥胺或者兩者的混合物。

　　本發(fā)明所述的生長促進劑A和B中，所述的金屬鹽可以是鈣鹽、鎂鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(5-25):(0.5-5)，優(yōu)選為(8-12):(10-20):(1-4);或者是鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(1-8):(0.5-5)，優(yōu)選為(8-12):(2-6):(1-4);或者是鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5-15):(5-25):(1-8):(0.5-5)，優(yōu)選為(8-12):(10-20):(2-6):(1-4)。

　　本發(fā)明所述的生長促進劑A和B中，所述的鈣鹽為CaSO4或者CaCl2，優(yōu)選CaSO4;鎂鹽為MgSO4或者MgCl2，優(yōu)選MgSO4;亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2，優(yōu)選FeSO4;銅鹽為CuSO4或者CuCl2，優(yōu)選CuSO4。

　　本發(fā)明所述的生長促進劑A和B中，所述多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。

　　本發(fā)明方法(1)所述接種的好氧脫氮活性污泥接種量為所處理廢水體積的10%-50%;接種活性污泥后采取12-24h悶曝處理，悶曝過程中控制溶解氧濃度為3.0-5.0mg/L，對活性污泥進行淘洗。

　　本發(fā)明方法(2)所述的間歇進水操作方式，進水的初始氨氮濃度為100-200mg/L，COD濃度為300-600mg/L;控制處理溫度為20-40℃，pH值為7.8-8.2，溶解氧濃度為1.0-5.0mg/L，碳氮質(zhì)量比為2:1-4:1。間歇進水操作方式可以采取批次換水，在通空氣條件下反應(yīng)，然后停止通氣，自然沉降后，排出上清液，留下菌體，然后往反應(yīng)器中補入新的含氨廢水。間歇進水操作時，每天按照污水中促進劑濃度10-40mg/L投加生長促進劑A。當(dāng)氨氮去除率大于90%時提高進水氨氮濃度，每次氨氮濃度提高的幅度為50-100mg/L。當(dāng)出水中的懸浮物濃度低于100mg/L時投加脫氮菌劑和微生物生長促進劑B。批次換水時每隔2-5個批次補加一次生長促進劑B，投加量按照污水處理系統(tǒng)中促進劑濃度10-40mg/L進行投加，優(yōu)選20-30mg/L進行投加。當(dāng)進水氨氮濃度達400-700 mg/L，并且在12h內(nèi)氨氮去除率達60%以上時改為連續(xù)進水操作方式。

　　本發(fā)明方法(2)所述的連續(xù)進水操作方式的水力停留時間設(shè)為14-24h，控制pH值在8.2-8.5，溫度為20-40℃，溶解氧濃度為0.2-4.0mg/L，碳氮質(zhì)量比為3:1-10:1。在投加脫氮菌劑并保持總氮去除率70%以上的條件下，逐漸提高廢水氨氮濃度或者逐漸降低高含氨廢水的稀釋倍數(shù)，直至進水氨氮濃度達500-1000mg/L，系統(tǒng)內(nèi)總氮去除率達80%以上優(yōu)選為90%以上時，完成短程硝化反硝化的啟動過程。連續(xù)操作時每隔2-5天補加一次生長促進劑B，投加量按照污水處理系統(tǒng)中促進劑濃度10-40mg/L進行投加，優(yōu)選20-30mg/L進行投加。

　　本發(fā)明方法(3)和(4)所述的脫氮菌劑主要由節(jié)桿菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1、水氏黃桿菌(Flavobacterium mizutaii)FDN-2、脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans) DN-3和甲基桿菌(Methylobacterium phyllosphaerae) SDN-3組成，四種菌株為CN102465105、CN102465106、CN102465104、CN102465103所述的菌株，間歇進水時投加的菌體體積比為1:2:(8-15):(8-15)，連續(xù)進水時投加的菌體體積比為(8-15):(8-15):2:1。(菌體體積指培養(yǎng)后在每分鐘1萬轉(zhuǎn)條件下離心分離5分鐘后的得到的菌體體積)。本發(fā)明中，首先對四種菌株進行單獨培養(yǎng)，分別獲得種子液后再按比例混合共同放大培養(yǎng)。放大培養(yǎng)后的菌懸液需要補充營養(yǎng)液等添加劑進行保存，營養(yǎng)液體積為菌懸液體積的2-20倍。本發(fā)明方法所述的脫氮菌劑可以采取分批投加的方式也可以采取一次性投加方式，投加量按照所處理廢水體積的0.1%-1%進行投加。

　　本發(fā)明方法中，含氨廢水短程硝化反硝化可以發(fā)生在一切含氨廢水生化處理工藝及其變形工藝過程中，如間歇式活性污泥法(SBR)、厭氧-好氧活性污泥法(AO)、厭氧缺氧好氧活性污泥法(A2O)、厭氧兩級好氧工藝(AO2)、曝氣生物濾池(BAF)等。

　　本發(fā)明在活性污泥處理系統(tǒng)中投加具有異養(yǎng)硝化-好氧反硝化功能的脫氮菌劑并配合微生物生長促進劑A和B完成短程硝化反硝化的啟動過程，啟動時將間歇式操作方式和連續(xù)式操作方式相結(jié)合，在較低氨氮濃度下以間歇式操作方式并投加以降解氨氮為主的微生物生長促進劑A與活性污泥的快速結(jié)合，通過采用逐漸提高氨氮濃度的方式提高微生物對廢水的適應(yīng)能力，然后以連續(xù)操作方式并投加脫氮菌劑和微生物生長促進劑B實現(xiàn)廢水的脫氮處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于異氧硝化菌比自養(yǎng)硝化菌容易培養(yǎng)，同時由于促進劑的配合投加，使得活性污泥中脫氮微生物在金屬鹽、多胺類物質(zhì)及羥胺類物質(zhì)的共同作用下，實現(xiàn)細胞的快速增殖，可以快速利用底物，提高整個系統(tǒng)的脫氮速率，使得所投加的菌劑能夠與活性污泥快速的結(jié)合，可以縮短菌體對廢水的適應(yīng)期，進一步縮短開工時間。而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中菌劑投加量相對較大的問題，降低了菌劑培養(yǎng)成本。

　　本發(fā)明廢水處理系統(tǒng)短程硝化反硝化的快速啟動方法是通過不同的進水方式和投加不同微生物生長促進劑配合不同比例的脫氮菌劑實現(xiàn)的，促進劑的投加可以降低脫氮菌劑的使用量，由于異氧硝化菌的生長速度快、對廢水的適應(yīng)性強，開工時間可以比投加自養(yǎng)硝化細菌要短，其中的反硝化菌容易培養(yǎng)，也大大減輕了勞動強度。這種快速啟動方法大大降低了短程硝化的啟動難度并且明顯縮短開工時間，并可保證反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運行，對廢水處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)氨氮、總氮和COD的同時去除。