反硝化厭氧氨氧化sbr處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種反硝化厭氧氨氧化處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法，屬于污水生物處理領(lǐng)域。所述方法包括先分別培養(yǎng)和馴化具有不完全反硝化特性的反硝化菌群和厭氧氨氧化菌，再接種厭氧氨氧化污泥與具有較高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥于同一反應(yīng)器中，硝酸鹽廢水與城市污水按一定比例進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器，硝酸鹽還原過程積累的亞硝酸鹽與城市污水中的氨氮再通過厭氧氨氧化生成氮?dú)舛降玫饺コ?。該方法無需外加碳源條件下，反硝化菌可將厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的硝酸鹽還原，提高系統(tǒng)脫氮效率，提供了實(shí)現(xiàn)高效、低能耗污水脫氮的有效途徑。
【專利說明】反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法，屬于污水生物處理的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是先分別培養(yǎng)和馴化具有不完全反硝化特性的反硝化菌群和厭氧氨氧化菌群，再接種厭氧氨氧化污泥與具有較高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥于同一反應(yīng)器中，將硝酸鹽廢水與城市污水按一定比例進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器，硝酸鹽還原過程積累的亞硝酸鹽與城市污水中的氨氮再通過厭氧氨氧化反應(yīng)生成氮?dú)獗煌饺コ?br>
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，自然環(huán)境尤其是水環(huán)境遭到了較嚴(yán)重的破壞，江河及湖庫水環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，大量未經(jīng)處理或未經(jīng)適當(dāng)處理的含氮、磷廢水的排放是造成氮、磷污染的一個(gè)重要原因。為了解決目前的水污染問題，國家加快了對(duì)水環(huán)境治理的步伐，城市污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。為了達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理過程的能耗也隨之提高，經(jīng)濟(jì)、高效的污水脫氮方法是目前污水處理工作中的迫切需求。高濃度硝酸鹽廢水是一種氮負(fù)荷較高的廢水，污水處理廠中污泥消化液經(jīng)好氧硝化后的出水及其他工業(yè)廢水均可產(chǎn)生高濃度硝酸鹽，不但加大了污水處理廠脫氮的負(fù)荷，還增加了運(yùn)行處理費(fèi)用，如果反硝化效果不理想會(huì)嚴(yán)重影響出水水質(zhì)，經(jīng)濟(jì)有效地進(jìn)行高濃度硝酸鹽廢水脫氮是污水處理中的重要工作。
[0003]厭氧氨氧化工藝是一種新型生物脫氮技術(shù)，原理為在缺氧條件下，厭氧氨氧化細(xì)菌以亞硝酸鹽(Ν02--Ν)為電子受體，直接將氨氮(NH/-N)氧化為氮?dú)?N2)。與傳統(tǒng)工藝相t匕，厭氧氨氧化工藝無需供氧和有機(jī)碳源，剩余污泥產(chǎn)量低，厭氧氨氧化菌代謝活性高，工藝容積轉(zhuǎn)化率高，是目前公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)高效的污水生物脫氮途徑。但是厭氧氨氧化過程本身會(huì)產(chǎn)生硝酸鹽，占進(jìn)水總氮的11%，導(dǎo)致厭氧氨氧化過程理論上最大總氮去除率為89%，因此，通過將反硝化過程與厭氧氨氧化過程進(jìn)行耦合的方法可以為提高脫氮效率提供新的途徑。
[0004]城市污水主要包括氨氮和大量可生物降解有機(jī)物，這部分有機(jī)物可作為反硝化過程中的有機(jī)碳源被反硝化菌利用，將硝酸鹽還原。利用傳統(tǒng)硝化反硝化方法進(jìn)行城市污水脫氮不僅浪費(fèi)了原水中大量有機(jī)碳源，而且脫氮效果并不理想，仍需外加碳源提高反硝化效果，因此增加了運(yùn)行費(fèi)用。而城市污水短程硝化過程亞硝積累難以實(shí)現(xiàn)和維持穩(wěn)定，是城市污水厭氧氨氧化實(shí)現(xiàn)的瓶頸。
[0005]利用部分反硝化與厭氧氨氧化耦合，即反硝化氨氧化工藝同時(shí)處理高濃度硝酸鹽廢水和城市污水，是解決污水脫氮的一種經(jīng)濟(jì)、有效的新途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法，具體是先分別培養(yǎng)和馴化具有不完全反硝化特性的反硝化污泥與厭氧氨氧化污泥，再接種厭氧氨氧化污泥與具有較高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥于同一反應(yīng)器中，硝酸鹽廢水與城市污水按一定比例同時(shí)進(jìn)入反硝化氨氧化SBR反應(yīng)器，硝酸鹽還原過程積累的亞硝酸鹽與城市污水中的氨氮再通過厭氧氨氧化生成氮?dú)獗蝗コ?br> [0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0008]反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法，其特征在于，先分別培養(yǎng)不完全反硝化菌和厭氧氨氧化菌，再馴化反硝化厭氧氨氧化的共生菌群，方法包括以下步驟:
[0009]步驟一:接種反硝化污泥于反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器3中，控制接種后污泥濃度2000?3500mg/L，污泥齡為30?50天；硝酸鹽廢水收集到高濃度硝酸鹽廢水水箱1中，其硝酸鹽氮濃度為300?700mg/L，硝酸鹽廢水通過第一蠕動(dòng)泵1.1進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器；城市污水水箱2中的城市污水通過第二蠕動(dòng)泵2.1進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器內(nèi)初始C0D與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比為2.0?3.5 ;每周期進(jìn)水后缺氧攪拌反硝化60min?180min,攪拌結(jié)束后靜置沉淀60min?120min,沉淀結(jié)束后將上清液排出，排水比為20 %?60 %，直至出水亞硝酸鹽積累率為80 %?100 %，完成不完全反硝化污泥培養(yǎng)過程；當(dāng)出水亞硝酸鹽積累率低于80%時(shí)，通過在2.0?3.5范圍內(nèi)降低初始C0D與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比，使出水亞硝酸鹽積累率為80%?100% ；
[0010]步驟二:接種厭氧氨氧化污泥于另一 SBR反應(yīng)器中，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1000?2500mg/L,污泥齡為40?60天；含有氨氮和亞硝酸鹽氮的污水通過螺動(dòng)泵進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，其中氨氮和亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比為1:1.32，每周期進(jìn)水后缺氧攪拌，沉淀排水，排水比為20%?60%;溫度控制在27°C?33°C之間；直至出水總氮去除率大于70%，完成厭氧氨氧化污泥培養(yǎng)過程；
[0011]步驟三:將步驟二中所述的厭氧氨氧化污泥與不完全反硝化污泥按污泥濃度比為2.5:1?4:1接種到另一套反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1500mg/L ?3500mg/L,污泥齡為 40 ?60 天；
[0012]步驟四:接種后城市污水水箱2中的城市污水通過第二蠕動(dòng)泵2.1與高濃度硝酸鹽廢水水箱1中的硝酸鹽廢水通過第一蠕動(dòng)泵1.1按體積比為5:1?10:1進(jìn)入到反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器3 ;進(jìn)水后缺氧攪拌4?7h ;沉淀30?60min，排出上清液，排水比為 40%?60%。
[0013]技術(shù)原理:
[0014]反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器接種厭氧氨氧化污泥和具有不完全反硝化特性的反硝化污泥，其中不完全反硝化特性的反硝化污泥中含有一類反硝化菌，這類菌只能在有機(jī)碳源有限的情況下，只能將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，而不進(jìn)一步將亞硝酸鹽還原為氮?dú)?，因此可以?shí)現(xiàn)反硝化過程中亞硝酸鹽的較高積累。厭氧氨氧化反應(yīng)是以氨氮為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體，最終反應(yīng)生成氮?dú)夂蜕倭肯跛猁}。因此高濃度硝酸鹽廢水通過部分反硝化作用產(chǎn)生的亞硝酸鹽可以利用厭氧氨氧化作用去除。城市污水中含有一定可生物降解有機(jī)碳源，高濃度硝酸鹽廢水和城市污水按一定比例同時(shí)進(jìn)入反硝化氨氧化反應(yīng)器，使反應(yīng)器內(nèi)初始碳氮比在2.0?3.5，不完全反硝化菌利用城市污水中的有機(jī)物將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，再同步與城市污水中的氨氮通過厭氧氨氧化反應(yīng)得到去除。厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的部分硝酸鹽可以通過反硝化還原為氮?dú)?，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的脫氮效率，提高出水水質(zhì)。
[0015]本發(fā)明涉及的反硝化厭氧氨氧化處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水具有以下優(yōu)占-
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[0016]1)利用具有不完全反硝化特性的污泥，可以將高濃度硝酸鹽廢水中的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，為厭氧氨氧化提供穩(wěn)定的反應(yīng)基質(zhì)；
[0017]2)將不完全反硝化污泥與厭氧氨氧化污泥接種與同一反應(yīng)器中，反硝化作用可以進(jìn)一步提聞系統(tǒng)脫氣效率，提聞出水水質(zhì)；
[0018]3)采用序批式SBR反應(yīng)器可以有效持留厭氧氨氧化菌群，保證反硝化厭氧氨氧化系統(tǒng)的脫氮效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021]實(shí)驗(yàn)所用城市污水采用北京工業(yè)大學(xué)家屬院生活污水，主要參數(shù)為:C0D為200?300mg/L,氨氮濃度為60?80mg/L,總氮濃度60?85mg/L ;該生活污水收集到城市污水水箱中；實(shí)驗(yàn)所用高濃度硝酸鹽廢水采用某城市污水處理廠污泥消化液好氧硝化后的出水，其硝酸鹽濃度為450?550mg/L，收集到高濃度硝酸鹽廢水水箱中。
[0022]步驟一:接種反硝化污泥于反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，該反應(yīng)器有效容積為12L，接種后污泥濃度為2500mg/L，污泥齡為40天；高濃度硝酸鹽廢水水箱(1)中的硝酸鹽廢水通過第一蠕動(dòng)泵(1.1)進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，每周期進(jìn)水體積為1L ；城市污水水箱(2)中的城市污水通過第二蠕動(dòng)泵(2.1)進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，為反硝化提供碳源，使反應(yīng)器內(nèi)初始C0D與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比為2.6，進(jìn)入城市污水體積為5L ;每周期進(jìn)水后缺氧攪拌反硝化120min，攪拌結(jié)束后靜置沉淀60min，沉淀結(jié)束后將上清液排出，排水比為50%，直至出水亞硝酸鹽積累率為80%?100%，不完全反硝化污泥培養(yǎng)過程結(jié)束。
[0023]步驟二:接種厭氧氨氧化污泥于另一 SBR反應(yīng)器中，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1900mg/L，污泥齡為50天；含有氨氮和亞硝酸鹽氮的污水通過蠕動(dòng)泵進(jìn)入該反應(yīng)器中，進(jìn)水體積為6L，進(jìn)水中氨氮濃度為40mg/L，亞硝酸鹽氮濃度為60mg/L ;每周期進(jìn)水后缺氧攪拌5h，沉淀lh后排水，排水比為50% ;溫度控制在28?30°C ;直至出水總氮去除率大于70 %，厭氧氨氧化污泥培養(yǎng)過程結(jié)束。
[0024]步驟三:如圖1所示，厭氧氨氧化污泥與不完全反硝化污泥按污泥濃度比為3:1接種到另一套步驟一中所述的反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器；接種后反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器污泥濃度MLSS = 2500mg/L ;污泥齡SRT為50天，溫度控制在28?30°C。
[0025]城市污水與高濃度硝酸鹽廢水同時(shí)進(jìn)入到反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器，反應(yīng)器有效體積為12L,每周期進(jìn)水總體積為7.2L,其中城市污水進(jìn)水體積為6.2L,高濃度硝酸鹽廢水進(jìn)水體積為1L，體積比為6.2:1 ;進(jìn)水結(jié)束后缺氧攪拌6h ;靜止沉淀60min，沉淀結(jié)束后將上清液排出，排水比為60%。出水氨氮濃度<5mg/L，硝酸鹽濃度<5mg/L，總氮<10mg/L，總氮去除率達(dá)到90%?95%。
[0026]連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果表明:
[0027]反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器污泥濃度MLSS為2500mg/L,污泥齡為50天，溫度控制在28?30°C，城市污水與高濃度硝酸鹽廢水按體積比為6.2:1作為進(jìn)水，缺氧攪拌6h，排水比為60% ;整個(gè)系統(tǒng)每周期處理總污水量為7.2L，無需外加碳源，出水氨氮濃度<5mg/L，硝酸鹽濃度<5mg/L，總氮〈10mg/L，總氮去除率達(dá)到90%?95%，能夠?qū)崿F(xiàn)城市污水與高濃度硝酸鹽廢水同步高效脫氮。
【權(quán)利要求】
1.反硝化厭氧氨氧化SBR處理高濃度硝酸鹽廢水與城市污水的方法，其特征在于，先分別培養(yǎng)不完全反硝化菌和厭氧氨氧化菌，再馴化反硝化厭氧氨氧化的共生菌群，方法包括以下步驟: 步驟一:接種反硝化污泥于反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器(3)中，控制接種后污泥濃度2000?3500mg/L，污泥齡為30?50天；硝酸鹽廢水收集到高濃度硝酸鹽廢水水箱(I)中，其硝酸鹽氮濃度為300?700mg/L，硝酸鹽廢水通過第一蠕動(dòng)泵(1.1)進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器；城市污水水箱(2)中的城市污水通過第二蠕動(dòng)泵(2.1)進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器內(nèi)初始COD與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比為2.0?3.5 ;每周期進(jìn)水后缺氧攪拌反硝化60min?180min,攪拌結(jié)束后靜置沉淀60min?120min,沉淀結(jié)束后將上清液排出，排水比為20 %?60 %，直至出水亞硝酸鹽積累率為80 %?100 %，完成不完全反硝化污泥培養(yǎng)過程；當(dāng)出水亞硝酸鹽積累率低于80%時(shí)，通過在2.0?3.5范圍內(nèi)降低初始COD與硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比，使出水亞硝酸鹽積累率為80%?100% ；步驟二:接種厭氧氨氧化污泥于另一 SBR反應(yīng)器中，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1000?2500mg/L,污泥齡為40?60天；含有氨氮和亞硝酸鹽氮的污水通過蠕動(dòng)泵進(jìn)入反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器中，其中氨氮和亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度之比為1:1.32，每周期進(jìn)水后缺氧攪拌，沉淀排水，排水比為20 %?60 %;溫度控制在27°C?33°C之間；直至出水總氮去除率大于70%，完成厭氧氨氧化污泥培養(yǎng)過程； 步驟三:將步驟二中所述的厭氧氨氧化污泥與不完全反硝化污泥按污泥濃度比為2.5:1?4:1接種到另一套反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1500mg/L ?3500mg/L,污泥齡為 40 ?60 天； 步驟四:接種后城市污水水箱(2)中的城市污水通過第二蠕動(dòng)泵(2.1)與高濃度硝酸鹽廢水水箱(I)中的硝酸鹽廢水通過第一蠕動(dòng)泵(1.D按體積比為5:1?10:1進(jìn)入到反硝化厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器(3);進(jìn)水后缺氧攪拌4?7h ;沉淀30?60min，排出上清液，排水比為40%?60%。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK104276656SQ201410536418
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月12日
【發(fā)明者】張 杰, 彭軼, 杜睿, 李冬 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)