一種污水處理廠硝化菌原位富集與應(yīng)急投加方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水處理廠硝化菌原位富集與應(yīng)急投加方法，屬于城市污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國城市污水處理廠建設(shè)迅速，排放標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格。一些污水處理廠出現(xiàn)了管理和運(yùn)行上的不足，普遍存在總氮脫除困難的問題。在導(dǎo)致總氮超標(biāo)的因素中，氨氮不能有效氧化是重要原因之一。因此，污水處理廠需要有效克服高標(biāo)準(zhǔn)氨氮達(dá)標(biāo)的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)氨氮有效去除。
[0003]污水處理工藝中，氨氮通過氨氧化菌和亞硝化菌(統(tǒng)稱為硝化菌)在好氧條件下氧化為亞硝酸鹽，并進(jìn)一步氧化為硝酸鹽而得以去除。硝化菌是一類自養(yǎng)型細(xì)菌，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，導(dǎo)致活性污泥中生物量濃度較低，容易從系統(tǒng)中流失。此外，硝化菌的生長(zhǎng)條件比較苛亥IJ，低溫和有毒有害物質(zhì)容易對(duì)其產(chǎn)生抑制，因此導(dǎo)致硝化菌抵抗外界沖擊負(fù)荷能力弱。因此，污泥流失、低溫抑制和有毒有害物質(zhì)是硝化功能破壞的三個(gè)主要原因。由于上述原因在實(shí)際工程運(yùn)行中往往是突發(fā)性的，因此迫切需要應(yīng)急處理技術(shù)。
[0004]目前應(yīng)急處理污水處理廠硝化功能破壞的方法是去除或減弱抑制因素，然后外部投加足量硝化菌恢復(fù)硝化過程。已有技術(shù)可分為工藝強(qiáng)化、裝置培養(yǎng)和純菌劑生產(chǎn)等三個(gè)類型。(1)工藝強(qiáng)化是指在污水處理廠增加構(gòu)筑物、調(diào)整工藝流程來實(shí)現(xiàn)硝化菌富集和功能強(qiáng)化，如 CN104962505A、CN104150609A、CN201999833U、CN101759295A 等專利。這些技術(shù)的主要不足是基建投資大、只能在本地原位使用、工藝條件控制困難等。(2)裝置培養(yǎng)是指建立特殊的培養(yǎng)裝置，連續(xù)培養(yǎng)和富集硝化菌，然后投加到污水處理工藝中，基質(zhì)可以是污水也可以是自配水，如0~104609555厶、0~103739059厶、0~104611246厶、0~101200687八、JP2004097149A等專利。這些技術(shù)的主要不足是裝置的培養(yǎng)條件與污水處理實(shí)際環(huán)境差異大，菌劑不能快速有效適應(yīng)污水處理，投加后快速退化;此外菌劑保存或運(yùn)輸困難等。(3)純培養(yǎng)是指通過微生物培養(yǎng)工藝生產(chǎn)制劑，然后投加到污水處理工藝中，如CN101973628A、CN103396966A、JPH09294582A等專利。這些技術(shù)的不足是培養(yǎng)過程成本高、價(jià)格昂貴，菌劑在實(shí)際污水環(huán)境下的適應(yīng)性不好，只能一次性投加。
[0005]目前富集硝化菌的活性評(píng)估與保存運(yùn)輸環(huán)節(jié)也存在不足。在活性評(píng)價(jià)方面，現(xiàn)有技術(shù)(如JPH08294698A專利)檢測(cè)條件復(fù)雜、儀器和人員條件要求高，不適合工程運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)條件。在保存和運(yùn)輸方面，主要是原位使用避免保存運(yùn)輸，但需要構(gòu)筑物或在線裝置，建設(shè)運(yùn)行成本高;或者制備干燥菌劑保存，在投加前進(jìn)行復(fù)蘇，但硝化菌的培養(yǎng)條件苛刻、復(fù)蘇比例不高，且菌劑一般需要連續(xù)投加，成本很高。
[0006]綜合上述分析，已有技術(shù)側(cè)重富集環(huán)節(jié)但忽視保存運(yùn)輸、基建或培養(yǎng)成本高導(dǎo)致價(jià)格昂貴、培養(yǎng)條件與工藝環(huán)境差異較大導(dǎo)致菌種易退化等，導(dǎo)致無法滿足現(xiàn)有污水處理廠快速恢復(fù)硝化功能的需求。因此本發(fā)明提出了一種操作靈活、成本低廉且方便保存運(yùn)輸?shù)南趸患屯都友b置及方法，并且提出了硝化活性評(píng)價(jià)、保存運(yùn)輸方法等，可實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)硝化菌培養(yǎng)周期長(zhǎng)、制劑保存困難、應(yīng)急投加效果欠佳等實(shí)際問題，本發(fā)明的目的是建立一種使用生物膜載體在活性污泥系統(tǒng)中原位富集和應(yīng)急投加硝化菌的技術(shù)與裝置，并提出硝化菌活性的評(píng)估指標(biāo)、運(yùn)輸和保存的措施方法。
[0008]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種污水處理廠硝化菌原位富集與應(yīng)急投加方法，是在正常運(yùn)行的活性污泥工藝的曝氣池好氧段的中間或者偏后位置放置富集裝置，其中富集裝置內(nèi)置有懸浮生物膜載體；富集過程中測(cè)定生物膜載體的硝化活性，當(dāng)硝化活性滿足要求后適時(shí)將富集裝置整體取出，置于通風(fēng)濕潤(rùn)環(huán)境中保存，或者當(dāng)某故障污水處理廠需要應(yīng)急恢復(fù)硝化功能時(shí)，直接吊裝和浸沒在故障工藝曝氣池的中段和/或后段位置；當(dāng)故障污水處理廠的硝化功能恢復(fù)后，繼續(xù)在該曝氣池中保存和培養(yǎng)硝化菌，或者將裝置整體取出保存或運(yùn)輸?shù)狡渌收衔鬯幚韽S使用。
[0009]所述活性污泥工藝，是污水生物處理的一種方法。該方法利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，在生物反應(yīng)池內(nèi)分解去除污水中的有機(jī)污染物，然后通過沉淀池分離污泥，并回流到生物反應(yīng)池，少量排出活性污泥系統(tǒng)。硝化細(xì)菌將污水中的氨氮進(jìn)行硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)換成硝態(tài)氮，含硝態(tài)氮的污水回流至缺氧池進(jìn)行反硝化轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃幸莩觯瑥亩_(dá)到污水脫氮的目的。
[0010]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述生物膜載體是一種未掛膜的圓柱形塑料載體，裝置內(nèi)填充率50?80%。
[0011]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述富集裝置可以用于生物膜載體富集、保存、運(yùn)輸和投加(圖2);所述裝置外側(cè)為長(zhǎng)方體形導(dǎo)流筒，最好選擇輕型材質(zhì)(如鋁合金或者塑料)，頂部和底部裝有蓋板，每個(gè)側(cè)面開有孔洞和固定位置，可上下顛倒使用;裝置內(nèi)側(cè)為圓柱形鋼絲網(wǎng)內(nèi)筒，嵌套和固定在外側(cè)導(dǎo)流筒中，內(nèi)部有不銹鋼骨架支撐和固定。
[0012]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述富集裝置是吊裝在曝氣池中間深度位置。
[0013]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述富集裝置外側(cè)為長(zhǎng)方體形導(dǎo)流筒、內(nèi)側(cè)為圓柱形鋼絲網(wǎng)內(nèi)筒，懸浮生物膜載體置于內(nèi)筒內(nèi)；所述長(zhǎng)方體形導(dǎo)流筒的頂部與底部裝有蓋板，每個(gè)側(cè)面開有孔洞，以用于流體循環(huán)、觀察內(nèi)部載體、裝置的吊裝和固定安裝;所述圓柱形鋼絲網(wǎng)內(nèi)筒嵌套和固定在外側(cè)導(dǎo)流筒中，鋼絲網(wǎng)內(nèi)筒頂部和底部均開有孔洞，用于放置和取出載體；內(nèi)筒內(nèi)部有不銹鋼骨架支撐，不銹鋼骨架焊接有吊裝環(huán)，從導(dǎo)流筒的孔洞中伸出，以方便吊裝和在曝氣池中的固定，并配合實(shí)現(xiàn)內(nèi)筒與外側(cè)導(dǎo)流筒的結(jié)合固定。
[0014]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硝化菌原位富集，是在富集裝置中投加未掛膜的新載體，置于曝氣池沿水流方向的中間位置，浸沒在斷面中間深度；一般放置I?3個(gè)月后，取出載體樣品評(píng)估硝化菌活性，滿足要求后即可整體取出保存;未滿足要求則繼續(xù)放置在曝氣池中培養(yǎng)和富集。
[0015]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硝化活性，是先計(jì)算單個(gè)載體平均富集微生物的質(zhì)量M，然后將多個(gè)載體投入含有氨氮的小型反應(yīng)器中(如圖3所示)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)氨氮濃度的降低值，計(jì)算富集硝化菌的活性A;當(dāng)A滿足要求時(shí)，生物膜載體富集成熟，可用于保存和運(yùn)輸。
[0016]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硝化活性滿足要求是指單個(gè)載體的生物量M=0.01 ?0.1g/pc且載體活性Α = 0.001 ?0.01gNH3-N/(h.gSS)。
[0017]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述單個(gè)載體的生物量Μ的計(jì)算方法是:將生物膜載體用清水沖淋三次，然后取多個(gè)生物膜載體瀝干，與未投加的新載體一起烘干至恒重，稱量多個(gè)載體的生物膜載體質(zhì)量W1和新載體的質(zhì)量W2，根據(jù)式(1)計(jì)算單個(gè)載體上的生物質(zhì)量M;
[0018]M=wi/m-w2/n2 (1)
[0019]式中Μ為單個(gè)載體的生物量，單位mgSS/pc;wi為ni個(gè)富集生物的載體烘干后的質(zhì)量，單位g ; W2為Π2個(gè)無生物膜新載體的烘干質(zhì)量，單位g ；
[0020]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述載體活性A的計(jì)算方法是:在一個(gè)完全混合反應(yīng)容器內(nèi)，按一定投加率13%加入生物膜載體，投加氨氮并持續(xù)曝氣，按一定時(shí)間間隔ΔΤ取樣和測(cè)量氨氮濃度，計(jì)算氨氮的降解速率;根據(jù)氨氮的降解速率和載體的生物量M，采用式(2)計(jì)算富集硝化菌的活性A;
[0021]Α= ΔΝ/( AT*b%/Vls*M) (2)
[0022]式中A為硝化菌的氨氮降解活性指標(biāo)，即載體生物膜活性，單位為mgNH3-N/(hr.mgSS)或gNH3-N/(hr.gSS); Δ T為硝化活性實(shí)驗(yàn)的持續(xù)周期，單位hr; Δ N為實(shí)驗(yàn)周期Δ T內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)減少的氨氮濃度，單位mg/L； ΔΝ/ΔΤΒΡ為氨氮的降解速率(或稱硝化速率)，單位mgNH3-N/(L.hr) ;b%為反應(yīng)器內(nèi)的載體投加率，按體