專利名稱：一種廢水同步脫氮除碳方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，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：
目前，各類工業(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物，如果不能夠使這些污染物有效去除則必然會導致水體的富營養(yǎng)化，嚴重危害生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮技術需要在硝化階段補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，這無疑增加了廢水處理的成本。此外，在硝化過程中，氨氮先轉化成亞硝態(tài)氮，然后又繼續(xù)被氧化成硝態(tài)氮；而在反硝化過程中，硝態(tài)氮先被還原成亞硝態(tài)氮，再被進一步還原為氮氣從廢水中去除，無論是反應歷程還是工藝技術路線均十分冗長。隨著厭 氧氨氧化微生物于上世紀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運而生，與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，厭氧氨氧化工藝具有顯著優(yōu)點一是厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，反應過程中不需額外添加有機碳源；二是厭氧氨氧化菌為嚴格厭氧菌，反應過程中不需要曝氣，大大節(jié)省了動力消耗；三是厭氧氨氧化反應每氧化Imol氨僅消耗0. 13mol的H+，反應過程中產(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的污泥產(chǎn)量少，可以節(jié)省大量的污泥處理費用；但是，在厭氧氨氧化過程中，必須要提供足夠的二氧化碳作為無機碳源才能保證厭氧氨氧化菌對氨氮和亞硝態(tài)氮的去除，并且反應過程中會產(chǎn)生一定量的硝態(tài)氮；而在反硝化過程中，反硝化菌會以有機物作為電子供體，以硝態(tài)氮作為電子受體，在將硝態(tài)氮還原為氮氣的同時將廢水中的有機物去除掉，此外，在反硝化過程中還會產(chǎn)生一定量的二氧化碳，可以為厭氧氨氧化反應提供無機碳源，有利于厭氧氨氧化的進行。因此，如果能采用適當?shù)墓に噷⒍哌M行耦合，則可以發(fā)揮各自的優(yōu)點，實現(xiàn)廢水的同步脫氮除碳。中國專利號為2007100783653公開了一種實現(xiàn)厭氧氨氧化與甲烷化反硝化耦合的廢水生物處理方法；中國專利號為2011100000915公開了一種協(xié)同去除污水碳氮磷的方法；中國專利號為2010100176053公開了一種基于可甲烷化厭氧氨氧化和反硝化耦合過程的厭氧脫磷方法；中國專利號為200710026418X公開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，中國專利號為2011200570473公開了一種厭氧氨氧化甲烷化反硝化的UASB裝置；等等。對上述公開的技術方案進行分析可知，現(xiàn)有技術的處理方法和裝置普遍存在著工藝相對復雜，處理成本高，浪費能量資源，處理效果不易達標，耦合作用差，不易同步進行脫氮除碳等缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，針對廢水中普遍含有碳和氮的問題，尋求設計提供一種同步脫氮除碳的廢水處理方法，在單個一體化反應器內完成，具有效率高、成本低的特點，在廢水處理中具有良好的應用前景。
為了實現(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，將其接種到反應器內，控制其混合液污泥濃度為2000-8000mg/L ；(2)通過投加氯化銨、亞硝酸鈉和碳酸鈉的人工配水方式實現(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)分為三個階段，其各個階段的廢水水質如表I所示；(3)步驟(2)所述的第一個培養(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COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 — 200r/min，水力停留時間為8 - 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ；(4)步驟(2)所述的第二個培養(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COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 —200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到 90% ；(5)步驟(2)所述的第三個培養(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COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 —200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ；(6)通過步驟(3)、(4)和(5)，污泥由接種時的黑色絮體狀變?yōu)榧t褐色顆粒狀；通過掃描電鏡觀察發(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)成功的基礎上開始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調節(jié)COD濃度；該混合菌群的富集培養(yǎng)也分為三個階段，其各個階段的廢水水質如表2所示；(8)步驟(7)所述的第一個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 —200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ；(9)步驟(7)所述的第二個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 —200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ；(10)步驟(7)所述的第三個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 - 200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ；(11)通過步驟(8)、(9)和(10)，混合菌群對氨氮、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，該混合菌群能夠實現(xiàn)對廢水的同步脫氮除碳。
權利要求
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，將其接種到反應器內，控制其污泥混合液濃度為2000-8000mg/L ； (2)通過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)分為三個階段，其各階段的廢水水質如表I所示； (3)步驟(2)所述的第一個培養(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COD存在，控制pH值為7-8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 — 200r/min，水力停留時間為8 - 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ； (4)步驟(2)所述的第二個培養(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COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 —.200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到.90% ； (5)步驟(2)所述的第三個培養(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COD存在，控制pH值為7_8，培養(yǎng)過程中攪拌機轉速為50 —.200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到.90% ； (6)通過步驟(3)、(4)和(5)，污泥由接種時的黑色絮體狀變?yōu)榧t褐色顆粒狀；通過掃描電鏡觀察發(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)成功的基礎上開始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調節(jié)COD濃度；該混合菌群的富集培養(yǎng)也分為三個階段，其各個階段的廢水水質如表2所示； (8)步驟(7)所述的第一個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 —200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ； (9)步驟(7)所述的第二個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 —.200r/min，水力停留時間為8 — 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ； (10)步驟(7)所述的第三個培養(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)過程中攪拌機轉速為50 —.200r/min，水力停留時間為8 一 18h，經(jīng)過50 — 150天的培養(yǎng)C0D、氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率達到90% ； (11)通過步驟(8)、( 9 )和(10 )，混合菌群對氨氮、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，該混合菌群能夠實現(xiàn)對廢水的同步脫氮除碳；
2.根據(jù)權利要求I所述的廢水同步脫氮除碳方法，其特征在于所述的反應器為厭氧序批式生物膜反應器，反應器的主體結構包括反應器殼體、組合填料、攪拌器、排氣管、密封夾套、加熱器、探頭、溫度控制儀、閥門和固定支架；反應器殼體內設有放置生物膜填料的固定支架，由生物膜為主構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%，反應器殼體外部設置有環(huán)筒狀密封夾套，密封夾套內的兩側中的頂端處分別制有電加熱式加熱器和探頭，加熱器對反應器殼體內進行加熱升溫，反應運行期間反應器殼體內溫度控制在30-40°C，反應器殼體的頂部設有排氣管以收集和排出反應過程中所產(chǎn)生的氣體，采用錫箔紙對整個反應器殼體外側進行包裹以達到避光的效果；反應器殼體的外側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，實現(xiàn)溫度控制與調節(jié)；反應器殼體的內腔中心處上下貫通式并串過組合填料制有攪拌器；反應器殼體的底部兩側面上分別制有六個相同結構和功能的閥門，其中，反應器殼體的同側面處上下均勻分布制有五個相同結構和功能的閥門。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，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，將其接種到反應器內，控制其污泥混合液濃度；通過投加氯化銨、亞硝酸鈉和碳酸鈉的人工配水方式實現(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)成功的基礎上開始富集培養(yǎng)厭氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖調節(jié)COD濃度，混合菌群對氨氮、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，實現(xiàn)對廢水的同步脫氮除碳；其脫氮除碳一步完成，工藝簡單，無需曝氣和投加外碳源，節(jié)約成本，污泥產(chǎn)量低和處理費用低，環(huán)境友好。
文檔編號C02F3/28GK102745810SQ201210251940
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者于德爽, 張培玉, 李津 申請人:青島大學