專(zhuān)利名稱(chēng)：一種廢水同步脫氮除碳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種ASBBR厭氧氨氧化反硝化廢水同步脫氮除碳的生物處理工藝，特別是一種廢水同步脫氮除碳方法。
背景技術(shù)：
目前，各類(lèi)工業(yè)廢水和生活污水中普遍含有大量的含氮污染物和各種有機(jī)物，如果不能夠使這些污染物有效去除則必然會(huì)導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮技術(shù)需要在硝化階段補(bǔ)充堿度而在反硝化階段提供足夠的碳源以保證較高的脫氮效率，這無(wú)疑增加了廢水處理的成本。此外，在硝化過(guò)程中，氨氮先轉(zhuǎn)化成亞硝態(tài)氮，然后又繼續(xù)被氧化成硝態(tài)氮；而在反硝化過(guò)程中，硝態(tài)氮先被還原成亞硝態(tài)氮，再被進(jìn)一步還原為氮?dú)鈴膹U水中去除，無(wú)論是反應(yīng)歷程還是工藝技術(shù)路線(xiàn)均十分冗長(zhǎng)。隨著厭 氧氨氧化微生物于上世紀(jì)90年代被首次發(fā)現(xiàn)，厭氧氨氧化工藝作為一種新型高效的脫氮工藝應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，厭氧氨氧化工藝具有顯著優(yōu)點(diǎn)一是厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，反應(yīng)過(guò)程中不需額外添加有機(jī)碳源；二是厭氧氨氧化菌為嚴(yán)格厭氧菌，反應(yīng)過(guò)程中不需要曝氣，大大節(jié)省了動(dòng)力消耗；三是厭氧氨氧化反應(yīng)每氧化Imol氨僅消耗0. 13mol的H+，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)堿量為零，可以節(jié)省大量的中和試劑；四是厭氧氨氧化反應(yīng)的污泥產(chǎn)量少，可以節(jié)省大量的污泥處理費(fèi)用；但是，在厭氧氨氧化過(guò)程中，必須要提供足夠的二氧化碳作為無(wú)機(jī)碳源才能保證厭氧氨氧化菌對(duì)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除，并且反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的硝態(tài)氮；而在反硝化過(guò)程中，反硝化菌會(huì)以有機(jī)物作為電子供體，以硝態(tài)氮作為電子受體，在將硝態(tài)氮還原為氮?dú)獾耐瑫r(shí)將廢水中的有機(jī)物去除掉，此外，在反硝化過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳，可以為厭氧氨氧化反應(yīng)提供無(wú)機(jī)碳源，有利于厭氧氨氧化的進(jìn)行。因此，如果能采用適當(dāng)?shù)墓に噷⒍哌M(jìn)行耦合，則可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水的同步脫氮除碳。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為2007100783653公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化與甲烷化反硝化耦合的廢水生物處理方法；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為2011100000915公開(kāi)了一種協(xié)同去除污水碳氮磷的方法；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為2010100176053公開(kāi)了一種基于可甲烷化厭氧氨氧化和反硝化耦合過(guò)程的厭氧脫磷方法；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為200710026418X公開(kāi)了一種垃圾滲濾液厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同脫氮的方法，另外，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為2011200570473公開(kāi)了一種厭氧氨氧化甲烷化反硝化的UASB裝置；等等。對(duì)上述公開(kāi)的技術(shù)方案進(jìn)行分析可知，現(xiàn)有技術(shù)的處理方法和裝置普遍存在著工藝相對(duì)復(fù)雜，處理成本高，浪費(fèi)能量資源，處理效果不易達(dá)標(biāo)，耦合作用差，不易同步進(jìn)行脫氮除碳等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，針對(duì)廢水中普遍含有碳和氮的問(wèn)題，尋求設(shè)計(jì)提供一種同步脫氮除碳的廢水處理方法，在單個(gè)一體化反應(yīng)器內(nèi)完成，具有效率高、成本低的特點(diǎn)，在廢水處理中具有良好的應(yīng)用前景。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下步驟( I)采用厭氧消化污泥或者反硝化污泥作為接種污泥，將其接種到反應(yīng)器內(nèi)，控制其混合液污泥濃度為2000-8000mg/L ；(2)通過(guò)投加氯化銨、亞硝酸鈉和碳酸鈉的人工配水方式實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培養(yǎng)，其中，厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)分為三個(gè)階段，其各個(gè)階段的廢水水質(zhì)如表I所示；(3)步驟(2)所述的第一個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為30mg/L、39. 6mg/L和69. 6mg/L,無(wú)COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 — 200r/min，水力停留時(shí)間為8 - 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ；(4)步驟(2)所述的第二個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為60mg/L、79. 2mg/L和139. 2mg/L，無(wú)COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到 90% ；(5)步驟(2)所述的第三個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、118. 8mg/L和208. 8mg/L,無(wú)COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ；(6)通過(guò)步驟(3)、(4)和(5)，污泥由接種時(shí)的黑色絮體狀變?yōu)榧t褐色顆粒狀；通過(guò)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)污泥中具有漏斗狀缺口的球菌，具有典型的厭氧氨氧化菌形態(tài)特征，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)；(7)在厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)成功的基礎(chǔ)上開(kāi)始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調(diào)節(jié)COD濃度；該混合菌群的富集培養(yǎng)也分為三個(gè)階段，其各個(gè)階段的廢水水質(zhì)如表2所示；(8)步驟(7)所述的第一個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、145mg/L和235mg/L，C0D濃度為100mg/L，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ；(9)步驟(7)所述的第二個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、155mg/L和245mg/L，C0D濃度為150mg/L，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ；(10)步驟(7)所述的第三個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、165mg/L和255mg/L，COD濃度為200mg/L，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 - 200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ；(11)通過(guò)步驟(8)、(9)和(10)，混合菌群對(duì)氨氮、亞硝態(tài)氮和COD均具有去除效果，厭氧氨氧化菌和反硝化菌協(xié)同的混合菌群富集培養(yǎng)成功，該混合菌群能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水的同步脫氮除碳。
權(quán)利要求
1.一種廢水同步脫氮除碳方法，其特征在于包括以下步驟 (1)采用厭氧消化污泥或者反硝化污泥作為接種污泥，將其接種到反應(yīng)器內(nèi)，控制其污泥混合液濃度為2000-8000mg/L ； (2)通過(guò)在污泥混合液中投加氯化銨、亞硝酸鈉和碳酸鈉的人工配水方式實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培養(yǎng)，其中，厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)分為三個(gè)階段，其各階段的廢水水質(zhì)如表I所示； (3)步驟(2)所述的第一個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為30mg/L、.39. 6mg/L和69. 6mg/L,無(wú)COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 — 200r/min，水力停留時(shí)間為8 - 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ； (4)步驟(2)所述的第二個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為60mg/L、.79. 2mg/L和139. 2mg/L，無(wú)COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —.200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到.90% ； (5)步驟(2)所述的第三個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、.118. 8mg/L和208. 8mg/L,無(wú)COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —.200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到.90% ； (6)通過(guò)步驟(3)、(4)和(5)，污泥由接種時(shí)的黑色絮體狀變?yōu)榧t褐色顆粒狀；通過(guò)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)污泥中具有漏斗狀缺口的球菌，具有典型的厭氧氨氧化菌形態(tài)特征，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)； (7)在厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)成功的基礎(chǔ)上開(kāi)始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調(diào)節(jié)COD濃度；該混合菌群的富集培養(yǎng)也分為三個(gè)階段，其各個(gè)階段的廢水水質(zhì)如表2所示； (8)步驟(7)所述的第一個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、.145mg/L和235mg/L，C0D濃度為100mg/L，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ； (9)步驟(7)所述的第二個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、.155mg/L和245mg/L，C0D濃度為150mg/L，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —.200r/min，水力停留時(shí)間為8 — 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ； (10)步驟(7)所述的第三個(gè)培養(yǎng)階段氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮的濃度分別為90mg/L、.165mg/L和255mg/L，COD濃度為200mg/L，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過(guò)程中攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為50 —.200r/min，水力停留時(shí)間為8 一 18h，經(jīng)過(guò)50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達(dá)到90% ； (11)通過(guò)步驟(8)、( 9 )和(10 )，混合菌群對(duì)氨氮、亞硝態(tài)氮和COD均具有去除效果，厭氧氨氧化菌和反硝化菌協(xié)同的混合菌群富集培養(yǎng)成功，該混合菌群能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水的同步脫氮除碳；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水同步脫氮除碳方法，其特征在于所述的反應(yīng)器為厭氧序批式生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器的主體結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)器殼體、組合填料、攪拌器、排氣管、密封夾套、加熱器、探頭、溫度控制儀、閥門(mén)和固定支架；反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有放置生物膜填料的固定支架，由生物膜為主構(gòu)成的組合填料填充式安裝于固定支架上，組合填料的填充率為.40-50%，反應(yīng)器殼體外部設(shè)置有環(huán)筒狀密封夾套，密封夾套內(nèi)的兩側(cè)中的頂端處分別制有電加熱式加熱器和探頭，加熱器對(duì)反應(yīng)器殼體內(nèi)進(jìn)行加熱升溫，反應(yīng)運(yùn)行期間反應(yīng)器殼體內(nèi)溫度控制在30-40°C，反應(yīng)器殼體的頂部設(shè)有排氣管以收集和排出反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的氣體，采用錫箔紙對(duì)整個(gè)反應(yīng)器殼體外側(cè)進(jìn)行包裹以達(dá)到避光的效果；反應(yīng)器殼體的外側(cè)處安裝制有溫度控制儀，溫度控制儀與加熱器和探頭電信息連通，實(shí)現(xiàn)溫度控制與調(diào)節(jié)；反應(yīng)器殼體的內(nèi)腔中心處上下貫通式并串過(guò)組合填料制有攪拌器；反應(yīng)器殼體的底部?jī)蓚?cè)面上分別制有六個(gè)相同結(jié)構(gòu)和功能的閥門(mén)，其中，反應(yīng)器殼體的同側(cè)面處上下均勻分布制有五個(gè)相同結(jié)構(gòu)和功能的閥門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種ASBBR厭氧氨氧化反硝化廢水同步脫氮除碳的生物處理方法，采用厭氧消化污泥或者反硝化污泥作為接種污泥，將其接種到反應(yīng)器內(nèi)，控制其污泥混合液濃度；通過(guò)投加氯化銨、亞硝酸鈉和碳酸鈉的人工配水方式實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培養(yǎng)；在厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)成功的基礎(chǔ)上開(kāi)始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調(diào)節(jié)COD濃度，混合菌群對(duì)氨氮、亞硝態(tài)氮和COD均具有去除效果，厭氧氨氧化菌和反硝化菌協(xié)同的混合菌群富集培養(yǎng)成功，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的同步脫氮除碳；其脫氮除碳一步完成，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需曝氣和投加外碳源，節(jié)約成本，污泥產(chǎn)量低和處理費(fèi)用低，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102745810SQ201210251940
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者于德爽, 張培玉, 李津 申請(qǐng)人:青島大學(xué)