专利名称：一种废水同步脱氮除碳方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种ASBBR厌氧氨氧化反硝化废水同步脱氮除碳的生物处理工艺，特别是一种废水同步脱氮除碳方法。
背景技术：
目前，各类工业废水和生活污水中普遍含有大量的含氮污染物和各种有机物，如果不能够使这些污染物有效去除则必然会导致水体的富营养化，严重危害生态环境。传统的硝化反硝化脱氮技术需要在硝化阶段补充碱度而在反硝化阶段提供足够的碳源以保证较高的脱氮效率，这无疑增加了废水处理的成本。此外，在硝化过程中，氨氮先转化成亚硝态氮，然后又继续被氧化成硝态氮；而在反硝化过程中，硝态氮先被还原成亚硝态氮，再被进一步还原为氮气从废水中去除，无论是反应历程还是工艺技术路线均十分冗长。随着厌 氧氨氧化微生物于上世纪90年代被首次发现，厌氧氨氧化工艺作为一种新型高效的脱氮工艺应运而生，与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺具有显著优点一是厌氧氨氧化菌为自养菌，反应过程中不需额外添加有机碳源；二是厌氧氨氧化菌为严格厌氧菌，反应过程中不需要曝气，大大节省了动力消耗；三是厌氧氨氧化反应每氧化Imol氨仅消耗0. 13mol的H+，反应过程中产碱量为零，可以节省大量的中和试剂；四是厌氧氨氧化反应的污泥产量少，可以节省大量的污泥处理费用；但是，在厌氧氨氧化过程中，必须要提供足够的二氧化碳作为无机碳源才能保证厌氧氨氧化菌对氨氮和亚硝态氮的去除，并且反应过程中会产生一定量的硝态氮；而在反硝化过程中，反硝化菌会以有机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，在将硝态氮还原为氮气的同时将废水中的有机物去除掉，此外，在反硝化过程中还会产生一定量的二氧化碳，可以为厌氧氨氧化反应提供无机碳源，有利于厌氧氨氧化的进行。因此，如果能采用适当的工艺将二者进行耦合，则可以发挥各自的优点，实现废水的同步脱氮除碳。中国专利号为2007100783653公开了一种实现厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合的废水生物处理方法；中国专利号为2011100000915公开了一种协同去除污水碳氮磷的方法；中国专利号为2010100176053公开了一种基于可甲烷化厌氧氨氧化和反硝化耦合过程的厌氧脱磷方法；中国专利号为200710026418X公开了一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮的方法，另外，中国专利号为2011200570473公开了一种厌氧氨氧化甲烷化反硝化的UASB装置；等等。对上述公开的技术方案进行分析可知，现有技术的处理方法和装置普遍存在着工艺相对复杂，处理成本高，浪费能量资源，处理效果不易达标，耦合作用差，不易同步进行脱氮除碳等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对废水中普遍含有碳和氮的问题，寻求设计提供一种同步脱氮除碳的废水处理方法，在单个一体化反应器内完成，具有效率高、成本低的特点，在废水处理中具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明包括以下步骤( I)采用厌氧消化污泥或者反硝化污泥作为接种污泥，将其接种到反应器内，控制其混合液污泥浓度为2000-8000mg/L ；(2)通过投加氯化铵、亚硝酸钠和碳酸钠的人工配水方式实现厌氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培养，其中，厌氧氨氧化菌的富集培养分为三个阶段，其各个阶段的废水水质如表I所示；(3)步骤(2)所述的第一个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为30mg/L、39. 6mg/L和69. 6mg/L,无COD存在，控制pH值为7-8，培养过程中搅拌机转速为50 — 200r/min，水力停留时间为8 - 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ；(4)步骤(2)所述的第二个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为60mg/L、79. 2mg/L和139. 2mg/L，无COD存在，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到 90% ；(5)步骤(2)所述的第三个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、118. 8mg/L和208. 8mg/L,无COD存在，控制pH值为7-8，培养过程中搅拌机转速为50 —200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ；(6)通过步骤(3)、(4)和(5)，污泥由接种时的黑色絮体状变为红褐色颗粒状；通过扫描电镜观察发现污泥中具有漏斗状缺口的球菌，具有典型的厌氧氨氧化菌形态特征，实现厌氧氨氧化菌富集培养；(7)在厌氧氨氧化菌富集培养成功的基础上开始富集培养厌氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖调节COD浓度；该混合菌群的富集培养也分为三个阶段，其各个阶段的废水水质如表2所示；(8)步骤(7)所述的第一个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、145mg/L和235mg/L，C0D浓度为100mg/L，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ；(9)步骤(7)所述的第二个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、155mg/L和245mg/L，C0D浓度为150mg/L，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ；(10)步骤(7)所述的第三个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、165mg/L和255mg/L，COD浓度为200mg/L，控制pH值为7-8，培养过程中搅拌机转速为50 - 200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ；(11)通过步骤(8)、(9)和(10)，混合菌群对氨氮、亚硝态氮和COD均具有去除效果，厌氧氨氧化菌和反硝化菌协同的混合菌群富集培养成功，该混合菌群能够实现对废水的同步脱氮除碳。
权利要求
1.一种废水同步脱氮除碳方法，其特征在于包括以下步骤 (1)采用厌氧消化污泥或者反硝化污泥作为接种污泥，将其接种到反应器内，控制其污泥混合液浓度为2000-8000mg/L ； (2)通过在污泥混合液中投加氯化铵、亚硝酸钠和碳酸钠的人工配水方式实现厌氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培养，其中，厌氧氨氧化菌的富集培养分为三个阶段，其各阶段的废水水质如表I所示； (3)步骤(2)所述的第一个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为30mg/L、.39. 6mg/L和69. 6mg/L,无COD存在，控制pH值为7-8，培养过程中搅拌机转速为50 — 200r/min，水力停留时间为8 - 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ； (4)步骤(2)所述的第二个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为60mg/L、.79. 2mg/L和139. 2mg/L，无COD存在，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —.200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到.90% ； (5)步骤(2)所述的第三个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、.118. 8mg/L和208. 8mg/L,无COD存在，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —.200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养氨氮和亚硝态氮的去除率达到.90% ； (6)通过步骤(3)、(4)和(5)，污泥由接种时的黑色絮体状变为红褐色颗粒状；通过扫描电镜观察发现污泥中具有漏斗状缺口的球菌，具有典型的厌氧氨氧化菌形态特征，实现厌氧氨氧化菌富集培养； (7)在厌氧氨氧化菌富集培养成功的基础上开始富集培养厌氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖调节COD浓度；该混合菌群的富集培养也分为三个阶段，其各个阶段的废水水质如表2所示； (8)步骤(7)所述的第一个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、.145mg/L和235mg/L，C0D浓度为100mg/L，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ； (9)步骤(7)所述的第二个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、.155mg/L和245mg/L，C0D浓度为150mg/L，控制pH值为7_8，培养过程中搅拌机转速为50 —.200r/min，水力停留时间为8 — 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ； (10)步骤(7)所述的第三个培养阶段氨氮、亚硝态氮和总氮的浓度分别为90mg/L、.165mg/L和255mg/L，COD浓度为200mg/L，控制pH值为7-8，培养过程中搅拌机转速为50 —.200r/min，水力停留时间为8 一 18h，经过50 — 150天的培养C0D、氨氮和亚硝态氮的去除率达到90% ； (11)通过步骤(8)、( 9 )和(10 )，混合菌群对氨氮、亚硝态氮和COD均具有去除效果，厌氧氨氧化菌和反硝化菌协同的混合菌群富集培养成功，该混合菌群能够实现对废水的同步脱氮除碳；
2.根据权利要求I所述的废水同步脱氮除碳方法，其特征在于所述的反应器为厌氧序批式生物膜反应器，反应器的主体结构包括反应器壳体、组合填料、搅拌器、排气管、密封夹套、加热器、探头、温度控制仪、阀门和固定支架；反应器壳体内设有放置生物膜填料的固定支架，由生物膜为主构成的组合填料填充式安装于固定支架上，组合填料的填充率为.40-50%，反应器壳体外部设置有环筒状密封夹套，密封夹套内的两侧中的顶端处分别制有电加热式加热器和探头，加热器对反应器壳体内进行加热升温，反应运行期间反应器壳体内温度控制在30-40°C，反应器壳体的顶部设有排气管以收集和排出反应过程中所产生的气体，采用锡箔纸对整个反应器壳体外侧进行包裹以达到避光的效果；反应器壳体的外侧处安装制有温度控制仪，温度控制仪与加热器和探头电信息连通，实现温度控制与调节；反应器壳体的内腔中心处上下贯通式并串过组合填料制有搅拌器；反应器壳体的底部两侧面上分别制有六个相同结构和功能的阀门，其中，反应器壳体的同侧面处上下均匀分布制有五个相同结构和功能的阀门。
全文摘要
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种ASBBR厌氧氨氧化反硝化废水同步脱氮除碳的生物处理方法，采用厌氧消化污泥或者反硝化污泥作为接种污泥，将其接种到反应器内，控制其污泥混合液浓度；通过投加氯化铵、亚硝酸钠和碳酸钠的人工配水方式实现厌氧氨氧化菌和反硝化菌的富集培养；在厌氧氨氧化菌富集培养成功的基础上开始富集培养厌氧氨氧化菌和反硝化菌的混合菌群，采用葡萄糖调节COD浓度，混合菌群对氨氮、亚硝态氮和COD均具有去除效果，厌氧氨氧化菌和反硝化菌协同的混合菌群富集培养成功，实现对废水的同步脱氮除碳；其脱氮除碳一步完成，工艺简单，无需曝气和投加外碳源，节约成本，污泥产量低和处理费用低，环境友好。
文档编号C02F3/28GK102745810SQ201210251940
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者于德爽, 张培玉, 李津 申请人:青岛大学