申請(qǐng)日2014.10.28
公開(公告)日2016.06.01
IPC分類號(hào)C02F3/30; C02F3/34
摘要
本發(fā)明公開了一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法，包括：(1)將脫氮活性污泥放入生物反應(yīng)器;(2)采用間歇進(jìn)水和逐漸提高進(jìn)水氨氮濃度的方式進(jìn)行啟動(dòng)，并投加氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑，所述氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、無機(jī)酸羥胺和Na2SO3，其中金屬鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，無機(jī)酸羥胺為0.05~1.5重量份，Na2SO3為10~40重量份;所述金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(1~8):(0.5~5);(3)當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度達(dá)400~700mg/L時(shí)改為連續(xù)進(jìn)水，繼續(xù)投加生長促進(jìn)劑，當(dāng)氨氮去除率大于90%，亞硝化率達(dá)80%時(shí)開始投加脫氮菌劑。本發(fā)明方法可以在短時(shí)間內(nèi)快速啟動(dòng)短程硝化反硝化工藝，具有啟動(dòng)時(shí)間短，總氮去除率高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：
(1)將脫氮活性污泥放入生物反應(yīng)器;
(2)采用間歇進(jìn)水和逐漸提高進(jìn)水氨氮濃度的方式進(jìn)行啟動(dòng)，并投加氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑，所述氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、無機(jī)酸羥胺和Na2SO3，其中金屬鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，無機(jī)酸羥胺為0.05~1.5重量份，Na2SO3為10~40重量份;所述金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(5~15):(1~8):(0.5~5);
(3)當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度達(dá)400~700mg/L時(shí)改為連續(xù)進(jìn)水，繼續(xù)投加生長促進(jìn)劑，當(dāng)氨氮去除率大于90%，亞硝化率達(dá)80%時(shí)開始投加脫氮菌劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑中金屬鹽為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為10~20重量份，無機(jī)酸羥胺為0.1~1.0重量份，Na2SO3為20~30重量份;Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為(8~12):(2~6):(1~4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(1)所述的脫氮活性污泥是污水處理廠富含硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的活性污泥，按照MLSS為1.5~2.5g/L來投加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(2)所述間歇進(jìn)水操作方式，初始進(jìn)水氨氮濃度為200～300mg/L，溫度為20℃～40℃，pH值為8.2～8.5，溶解氧濃度為1.0～5.0mg/L;間歇進(jìn)水操作方式采取批次換水，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(bǔ)入新的含氨廢水;當(dāng)氨氮去除率大于80%時(shí)提高進(jìn)水氨氮濃度，每次氨氮濃度提高的幅度為50~100mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟(2)所述鈣鹽為CaSO4或者CaCl2，亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2，銅鹽為CuSO4或者CuCl2;所述多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物;所述的無機(jī)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟(2)所述的氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑在間歇進(jìn)水時(shí)每一批次都要投加，投加量按照污水中促進(jìn)劑濃度0.5~5mg/L進(jìn)行投加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)所述的連續(xù)進(jìn)水操作方式的水力停留時(shí)間設(shè)為24~36h，pH為7.8～8.2，溫度為20℃～40℃，溶解氧濃度為0.2～2.0mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)所述的脫氮菌劑包括節(jié)桿菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1、水氏黃桿菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2、脫氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)DN-3、甲基桿菌(Methylobacteriumphyllosphaerae)SDN-3、沼澤考克氏菌(Kocuriapalustris)FSDN-A和科氏葡萄球菌(Staphylococcuscohnii)FSDN-C中的一種或幾種，六種菌株分別于2010年3月11日和2011年7月14日保藏于“中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心”，保藏編號(hào)分別為CGMCCNo.3657、CGMCCNo.3659、CGMCCNo.3658、CGMCCNo.3660、CGMCCNO.5061和CGMCCNO.5062;按照0.5%~1%的體積比進(jìn)行投加。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述脫氮菌劑采用CN201010536004.3所述脫氮菌劑，由節(jié)桿菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1和水氏黃桿菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2組成，節(jié)桿菌FDN-1和水氏黃桿菌FDN-2的菌體體積比為1:1-5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)連續(xù)進(jìn)水時(shí)，每隔2~3天投加一次促進(jìn)劑，投加量按照污水中促進(jìn)劑濃度1.0~5.0mg/L進(jìn)行投加;當(dāng)亞硝化率達(dá)80%時(shí)，按照每小時(shí)處理廢水量的0.05%~0.1%投加脫氮菌劑。
說明書
一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)含氨廢水的短程硝化反硝化脫氮工藝的快速啟動(dòng)。
背景技術(shù)
廢水生物脫氮作為水污染控制的一個(gè)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)，本申請(qǐng)中COD數(shù)值以Cr法測(cè)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(diǎn)，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(diǎn)之一。
有文獻(xiàn)對(duì)單級(jí)自養(yǎng)脫氮生物膜SBR工藝的啟動(dòng)進(jìn)行較詳細(xì)的研究(方芳等，中國給水排水，2006，22(1):58~61)，它的特點(diǎn)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(shí)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(shí)80d，經(jīng)過污泥馴化期、亞硝化選擇期和污泥適應(yīng)期三個(gè)較為典型的階段后，亞硝化率達(dá)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(dòng)方法，它的特點(diǎn)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(dá)98%且運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)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(xì)菌，淘汰硝酸細(xì)菌。啟動(dòng)過程中含氨廢水的初始濃度為5～6mmol/L，終濃度為30mmol/L，運(yùn)行39d～46d可實(shí)現(xiàn)短程硝化的快速啟動(dòng)。CN200810012685.6公開了一種含氨廢水短程硝化的快速啟動(dòng)方法，它的特點(diǎn)是以富集的硝化細(xì)菌或者是硝化細(xì)菌與污水廠好氧活性污泥的混合物作為接種物。
CN201110315549.6公開了一種短程硝化反硝化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征是定期投加5~15mg/L羥胺。CN201010168453.7公開了一種快速啟動(dòng)缺氧氨氧化生物濾池的方法，其特征是步驟(2)中投加羥胺，誘導(dǎo)接種污泥向缺氧氨氧化生物膜轉(zhuǎn)變。以上發(fā)明主要是利用羥胺對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用，促進(jìn)短程硝化作用，但是對(duì)生長緩慢的氨氧化細(xì)菌自身生長沒有促進(jìn)作用。
目前盡管短程硝化反硝化工藝已經(jīng)進(jìn)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(yùn)行不穩(wěn)定，啟動(dòng)時(shí)間長等不足，不能有效處理低COD高氨氮濃度的廢水。這大大限制了短程硝化反硝化工藝的發(fā)展和應(yīng)用。因此如何快速啟動(dòng)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(yùn)行將是含氨廢水處理領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法。該方法可以在短時(shí)間內(nèi)快速啟動(dòng)短程硝化反硝化工藝，具有啟動(dòng)時(shí)間短，總氮去除率高的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠保證反應(yīng)器長期穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明含氨廢水短程硝化反硝化的快速啟動(dòng)方法，包括如下內(nèi)容：
(1)將脫氮活性污泥放入生物反應(yīng)器;
(2)采用間歇進(jìn)水和逐漸提高進(jìn)水氨氮濃度的方式進(jìn)行啟動(dòng)，并投加氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑，所述氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑包括金屬鹽、多胺類物質(zhì)、無機(jī)酸羥胺和Na2SO3，其中金屬鹽為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(jī)酸羥胺為0.05~1.5重量份，優(yōu)選為0.1~1.0重量份，Na2SO3為10~40重量份，優(yōu)選為20~30重量份;所述金屬鹽為鈣鹽、亞鐵鹽和銅鹽，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);
(3)當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度達(dá)400~700mg/L時(shí)改為連續(xù)進(jìn)水，繼續(xù)投加生長促進(jìn)劑，當(dāng)氨氮去除率大于90%，亞硝化率達(dá)80%時(shí)開始投加脫氮菌劑。
本發(fā)明步驟(1)所述的脫氮活性污泥可以是任何污水處理廠富含硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的活性污泥，按照MLSS(懸浮固體含量)為1.5~2.5g/L來投加。
本發(fā)明步驟(2)所述的間歇進(jìn)水操作方式，進(jìn)水的氨氮初始濃度為200～300mg/L，溫度為20～40℃，pH值控制在8.2～8.5，溶解氧濃度控制在1.0～5.0mg/L。間歇進(jìn)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(bǔ)入新的含氨廢水。當(dāng)氨氮去除率大于80%時(shí)提高進(jìn)水氨氮濃度，每次氨氮濃度提高的幅度為50~100mg/L。當(dāng)氨氮濃度達(dá)400~700mg/L且亞硝化率大于60%時(shí)，改為連續(xù)進(jìn)水操作方式。對(duì)于間歇處理工藝，每小時(shí)處理廢水量指一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)平均每小時(shí)處理廢水量。
本發(fā)明步驟(2)所述的鈣鹽為CaSO4或者CaCl2，優(yōu)選CaCl2;亞鐵鹽為FeSO4或者FeCl2，優(yōu)選FeCl2;銅鹽為CuSO4或者CuCl2，優(yōu)選CuCl2。所述的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。所述的無機(jī)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)選為鹽酸羥胺。促進(jìn)劑中金屬鹽所提供的金屬離子作為氨氧化細(xì)菌生長所需要的元素，同時(shí)作為酶的組份提高酶的活性，可以快速降解底物，加速酶促反應(yīng)進(jìn)程。多胺類物質(zhì)與金屬離子共同作用，可以加快細(xì)胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長菌體使用壽命。無機(jī)酸羥胺和Na2SO3的配合加入，有助于控制體系的溶解氧，不僅可以使羥胺作為底物直接參與氨氧化細(xì)菌的代謝過程、縮短酶促反應(yīng)進(jìn)程，而且可以作為羥胺氧還酶的激活劑加速細(xì)胞生長。此外，由于在厭氧或缺氧條件下羥胺可以抑制亞硝酸鹽氧化酶的活性，因此無機(jī)酸羥胺和Na2SO3的配合加入有助于抑制亞硝酸鹽氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。
本發(fā)明步驟(2)所述的氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑，首先按照促進(jìn)劑中各組分所含重量份進(jìn)行配置，然后按照需要的濃度進(jìn)行投加。在間歇進(jìn)水時(shí)每一批次都要投加，投加量按照污水中促進(jìn)劑濃度0.5~5mg/L進(jìn)行投加。
本發(fā)明步驟(3)所述的連續(xù)進(jìn)水操作方式的水力停留時(shí)間設(shè)為24~36h，pH值控制在7.8～8.2范圍內(nèi)，溫度為20℃～40℃，溶解氧濃度控制在0.2～2.0mg/L。
本發(fā)明步驟(3)所述的脫氮菌劑主要是以亞硝氮為氮源脫氮菌劑，按照0.5%~1%的體積比進(jìn)行投加。脫氮菌劑包括節(jié)桿菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1、水氏黃桿菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2、脫氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)DN-3、甲基桿菌(Methylobacteriumphyllosphaerae)SDN-3、沼澤考克氏菌(Kocuriapalustris)FSDN-A和科氏葡萄球菌(Staphylococcuscohnii)FSDN-C中的一種或幾種，六種菌株分別于2010年3月11日和2011年7月14日保藏于“中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心”，保藏編號(hào)分別為CGMCCNo.3657、CGMCCNo.3659、CGMCCNo.3658、CGMCCNo.3660、CGMCCNO.5061和CGMCCNO.5062。本發(fā)明優(yōu)選采用CN201010536004.3所述脫氮菌劑，主要由節(jié)桿菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1和水氏黃桿菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2組成，節(jié)桿菌FDN-1和水氏黃桿菌FDN-2的菌體體積比為1:1-5，菌體體積比按菌體體積計(jì)，菌體體積為培養(yǎng)后菌液在每分鐘1萬轉(zhuǎn)條件下離心分離5分鐘得到的菌體體積。脫氮菌劑中通常含有營養(yǎng)液等添加劑，菌體體積一般占脫氮菌劑總體積的10%～50%，優(yōu)選為20%～40%。
本發(fā)明步驟(3)連續(xù)進(jìn)水時(shí)，每隔2~3天投加一次促進(jìn)劑，投加量按照污水中促進(jìn)劑濃度1.0~5.0mg/L進(jìn)行投加。當(dāng)亞硝化率達(dá)80%時(shí)，按照每小時(shí)處理廢水量的0.05%~0.1%投加脫氮菌劑，也可以采用分批投加的方式，具體投加量根據(jù)總氮的去除效果確定。當(dāng)氨氮和總氮去除率均達(dá)到90%以上時(shí)，完成短程硝化反硝化的啟動(dòng)過程。
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(jí)好氧工藝(AO2)、曝氣生物濾池(BAF)等。
本發(fā)明以活性污泥作為接種物并投加氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑配合脫氮菌劑共同啟動(dòng)短程硝化反硝化。啟動(dòng)時(shí)將不同的操作方式與促進(jìn)劑相結(jié)合，通過選擇氨氧化細(xì)菌生長促進(jìn)劑的組成物質(zhì)和配比，在金屬鹽、多胺類物質(zhì)、無機(jī)酸羥胺及Na2SO3的共同作用，在較低氨氮濃度下以間歇式操作方式促進(jìn)氨氧化細(xì)菌的快速生長，然后以連續(xù)操作方式促進(jìn)亞硝酸細(xì)菌的快速適應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)高效的亞硝化過程。最后通過投加適宜的反硝化脫氮菌劑和促進(jìn)劑的配合作用實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化脫氮，系統(tǒng)可以在一個(gè)月內(nèi)完成開工投產(chǎn)，低于現(xiàn)有方法兩個(gè)月以上的啟動(dòng)開工時(shí)間。
本發(fā)明的快速啟動(dòng)方法大大降低了短程硝化的啟動(dòng)難度并且明顯縮短開工時(shí)間，并可保證反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)廢水處理效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)氨氮和總氮的高效去除。
