反硝化厌氧氨氧化sbr处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法
【专利摘要】本发明提供了一种反硝化厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，属于污水生物处理领域。所述方法包括先分别培养和驯化具有不完全反硝化特性的反硝化菌群和厌氧氨氧化菌，再接种厌氧氨氧化污泥与具有较高亚硝酸盐积累率的反硝化污泥于同一反应器中，硝酸盐废水与城市污水按一定比例进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器，硝酸盐还原过程积累的亚硝酸盐与城市污水中的氨氮再通过厌氧氨氧化生成氮气而同步得到去除。该方法无需外加碳源条件下，反硝化菌可将厌氧氨氧化过程产生的硝酸盐还原，提高系统脱氮效率，提供了实现高效、低能耗污水脱氮的有效途径。
【专利说明】反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，属于污水生物处理的【技术领域】，具体是先分别培养和驯化具有不完全反硝化特性的反硝化菌群和厌氧氨氧化菌群，再接种厌氧氨氧化污泥与具有较高亚硝酸盐积累率的反硝化污泥于同一反应器中，将硝酸盐废水与城市污水按一定比例进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器，硝酸盐还原过程积累的亚硝酸盐与城市污水中的氨氮再通过厌氧氨氧化反应生成氮气被同步去除。
【背景技术】
[0002]随着我国工业化进程的加快，自然环境尤其是水环境遭到了较严重的破坏，江河及湖库水环境质量日趋恶化，大量未经处理或未经适当处理的含氮、磷废水的排放是造成氮、磷污染的一个重要原因。为了解决目前的水污染问题，国家加快了对水环境治理的步伐，城市污水厂排放标准日趋严格。为了达到严格的排放标准，污水处理过程的能耗也随之提高，经济、高效的污水脱氮方法是目前污水处理工作中的迫切需求。高浓度硝酸盐废水是一种氮负荷较高的废水，污水处理厂中污泥消化液经好氧硝化后的出水及其他工业废水均可产生高浓度硝酸盐，不但加大了污水处理厂脱氮的负荷，还增加了运行处理费用，如果反硝化效果不理想会严重影响出水水质，经济有效地进行高浓度硝酸盐废水脱氮是污水处理中的重要工作。
[0003]厌氧氨氧化工艺是一种新型生物脱氮技术，原理为在缺氧条件下，厌氧氨氧化细菌以亚硝酸盐(Ν02--Ν)为电子受体，直接将氨氮(NH/-N)氧化为氮气(N2)。与传统工艺相t匕，厌氧氨氧化工艺无需供氧和有机碳源，剩余污泥产量低，厌氧氨氧化菌代谢活性高，工艺容积转化率高，是目前公认的经济高效的污水生物脱氮途径。但是厌氧氨氧化过程本身会产生硝酸盐，占进水总氮的11%，导致厌氧氨氧化过程理论上最大总氮去除率为89%，因此，通过将反硝化过程与厌氧氨氧化过程进行耦合的方法可以为提高脱氮效率提供新的途径。
[0004]城市污水主要包括氨氮和大量可生物降解有机物，这部分有机物可作为反硝化过程中的有机碳源被反硝化菌利用，将硝酸盐还原。利用传统硝化反硝化方法进行城市污水脱氮不仅浪费了原水中大量有机碳源，而且脱氮效果并不理想，仍需外加碳源提高反硝化效果，因此增加了运行费用。而城市污水短程硝化过程亚硝积累难以实现和维持稳定，是城市污水厌氧氨氧化实现的瓶颈。
[0005]利用部分反硝化与厌氧氨氧化耦合，即反硝化氨氧化工艺同时处理高浓度硝酸盐废水和城市污水，是解决污水脱氮的一种经济、有效的新途径。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，具体是先分别培养和驯化具有不完全反硝化特性的反硝化污泥与厌氧氨氧化污泥，再接种厌氧氨氧化污泥与具有较高亚硝酸盐积累率的反硝化污泥于同一反应器中，硝酸盐废水与城市污水按一定比例同时进入反硝化氨氧化SBR反应器，硝酸盐还原过程积累的亚硝酸盐与城市污水中的氨氮再通过厌氧氨氧化生成氮气被去除。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0008]反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，其特征在于，先分别培养不完全反硝化菌和厌氧氨氧化菌，再驯化反硝化厌氧氨氧化的共生菌群，方法包括以下步骤:
[0009]步骤一:接种反硝化污泥于反硝化厌氧氨氧化SBR反应器3中，控制接种后污泥浓度2000?3500mg/L，污泥龄为30?50天；硝酸盐废水收集到高浓度硝酸盐废水水箱1中，其硝酸盐氮浓度为300?700mg/L，硝酸盐废水通过第一蠕动泵1.1进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器；城市污水水箱2中的城市污水通过第二蠕动泵2.1进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，控制反应器内初始C0D与硝酸盐氮质量浓度之比为2.0?3.5 ;每周期进水后缺氧搅拌反硝化60min?180min,搅拌结束后静置沉淀60min?120min,沉淀结束后将上清液排出，排水比为20 %?60 %，直至出水亚硝酸盐积累率为80 %?100 %，完成不完全反硝化污泥培养过程；当出水亚硝酸盐积累率低于80%时，通过在2.0?3.5范围内降低初始C0D与硝酸盐氮质量浓度之比，使出水亚硝酸盐积累率为80%?100% ；
[0010]步骤二:接种厌氧氨氧化污泥于另一 SBR反应器中，使反应器内污泥浓度为1000?2500mg/L,污泥龄为40?60天；含有氨氮和亚硝酸盐氮的污水通过螺动泵进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，其中氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度之比为1:1.32，每周期进水后缺氧搅拌，沉淀排水，排水比为20%?60%;温度控制在27°C?33°C之间；直至出水总氮去除率大于70%，完成厌氧氨氧化污泥培养过程；
[0011]步骤三:将步骤二中所述的厌氧氨氧化污泥与不完全反硝化污泥按污泥浓度比为2.5:1?4:1接种到另一套反硝化厌氧氨氧化SBR反应器，控制接种后反应器内污泥浓度为1500mg/L ?3500mg/L,污泥龄为 40 ?60 天；
[0012]步骤四:接种后城市污水水箱2中的城市污水通过第二蠕动泵2.1与高浓度硝酸盐废水水箱1中的硝酸盐废水通过第一蠕动泵1.1按体积比为5:1?10:1进入到反硝化厌氧氨氧化SBR反应器3 ;进水后缺氧搅拌4?7h ;沉淀30?60min，排出上清液，排水比为 40%?60%。
[0013]技术原理:
[0014]反硝化厌氧氨氧化SBR反应器接种厌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类反硝化菌，这类菌只能在有机碳源有限的情况下，只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，而不进一步将亚硝酸盐还原为氮气，因此可以实现反硝化过程中亚硝酸盐的较高积累。厌氧氨氧化反应是以氨氮为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，最终反应生成氮气和少量硝酸盐。因此高浓度硝酸盐废水通过部分反硝化作用产生的亚硝酸盐可以利用厌氧氨氧化作用去除。城市污水中含有一定可生物降解有机碳源，高浓度硝酸盐废水和城市污水按一定比例同时进入反硝化氨氧化反应器，使反应器内初始碳氮比在2.0?3.5，不完全反硝化菌利用城市污水中的有机物将硝酸盐还原为亚硝酸盐，再同步与城市污水中的氨氮通过厌氧氨氧化反应得到去除。厌氧氨氧化过程产生的部分硝酸盐可以通过反硝化还原为氮气，进一步提高系统的脱氮效率，提高出水水质。
[0015]本发明涉及的反硝化厌氧氨氧化处理高浓度硝酸盐废水与城市污水具有以下优占-
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[0016]1)利用具有不完全反硝化特性的污泥，可以将高浓度硝酸盐废水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，为厌氧氨氧化提供稳定的反应基质；
[0017]2)将不完全反硝化污泥与厌氧氨氧化污泥接种与同一反应器中，反硝化作用可以进一步提闻系统脱氣效率，提闻出水水质；
[0018]3)采用序批式SBR反应器可以有效持留厌氧氨氧化菌群，保证反硝化厌氧氨氧化系统的脱氮效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明:
[0021]实验所用城市污水采用北京工业大学家属院生活污水，主要参数为:C0D为200?300mg/L,氨氮浓度为60?80mg/L,总氮浓度60?85mg/L ;该生活污水收集到城市污水水箱中；实验所用高浓度硝酸盐废水采用某城市污水处理厂污泥消化液好氧硝化后的出水，其硝酸盐浓度为450?550mg/L，收集到高浓度硝酸盐废水水箱中。
[0022]步骤一:接种反硝化污泥于反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，该反应器有效容积为12L，接种后污泥浓度为2500mg/L，污泥龄为40天；高浓度硝酸盐废水水箱(1)中的硝酸盐废水通过第一蠕动泵(1.1)进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，每周期进水体积为1L ；城市污水水箱(2)中的城市污水通过第二蠕动泵(2.1)进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，为反硝化提供碳源，使反应器内初始C0D与硝酸盐氮质量浓度之比为2.6，进入城市污水体积为5L ;每周期进水后缺氧搅拌反硝化120min，搅拌结束后静置沉淀60min，沉淀结束后将上清液排出，排水比为50%，直至出水亚硝酸盐积累率为80%?100%，不完全反硝化污泥培养过程结束。
[0023]步骤二:接种厌氧氨氧化污泥于另一 SBR反应器中，使反应器内污泥浓度为1900mg/L，污泥龄为50天；含有氨氮和亚硝酸盐氮的污水通过蠕动泵进入该反应器中，进水体积为6L，进水中氨氮浓度为40mg/L，亚硝酸盐氮浓度为60mg/L ;每周期进水后缺氧搅拌5h，沉淀lh后排水，排水比为50% ;温度控制在28?30°C ;直至出水总氮去除率大于70 %，厌氧氨氧化污泥培养过程结束。
[0024]步骤三:如图1所示，厌氧氨氧化污泥与不完全反硝化污泥按污泥浓度比为3:1接种到另一套步骤一中所述的反硝化厌氧氨氧化SBR反应器；接种后反硝化厌氧氨氧化反应器污泥浓度MLSS = 2500mg/L ;污泥龄SRT为50天，温度控制在28?30°C。
[0025]城市污水与高浓度硝酸盐废水同时进入到反硝化厌氧氨氧化SBR反应器，反应器有效体积为12L,每周期进水总体积为7.2L,其中城市污水进水体积为6.2L,高浓度硝酸盐废水进水体积为1L，体积比为6.2:1 ;进水结束后缺氧搅拌6h ;静止沉淀60min，沉淀结束后将上清液排出，排水比为60%。出水氨氮浓度<5mg/L，硝酸盐浓度<5mg/L，总氮<10mg/L，总氮去除率达到90%?95%。
[0026]连续试验结果表明:
[0027]反硝化厌氧氨氧化SBR反应器污泥浓度MLSS为2500mg/L,污泥龄为50天，温度控制在28?30°C，城市污水与高浓度硝酸盐废水按体积比为6.2:1作为进水，缺氧搅拌6h，排水比为60% ;整个系统每周期处理总污水量为7.2L，无需外加碳源，出水氨氮浓度<5mg/L，硝酸盐浓度<5mg/L，总氮〈10mg/L，总氮去除率达到90%?95%，能够实现城市污水与高浓度硝酸盐废水同步高效脱氮。
【权利要求】
1.反硝化厌氧氨氧化SBR处理高浓度硝酸盐废水与城市污水的方法，其特征在于，先分别培养不完全反硝化菌和厌氧氨氧化菌，再驯化反硝化厌氧氨氧化的共生菌群，方法包括以下步骤: 步骤一:接种反硝化污泥于反硝化厌氧氨氧化SBR反应器(3)中，控制接种后污泥浓度2000?3500mg/L，污泥龄为30?50天；硝酸盐废水收集到高浓度硝酸盐废水水箱(I)中，其硝酸盐氮浓度为300?700mg/L，硝酸盐废水通过第一蠕动泵(1.1)进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器；城市污水水箱(2)中的城市污水通过第二蠕动泵(2.1)进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，控制反应器内初始COD与硝酸盐氮质量浓度之比为2.0?3.5 ;每周期进水后缺氧搅拌反硝化60min?180min,搅拌结束后静置沉淀60min?120min,沉淀结束后将上清液排出，排水比为20 %?60 %，直至出水亚硝酸盐积累率为80 %?100 %，完成不完全反硝化污泥培养过程；当出水亚硝酸盐积累率低于80%时，通过在2.0?3.5范围内降低初始COD与硝酸盐氮质量浓度之比，使出水亚硝酸盐积累率为80%?100% ；步骤二:接种厌氧氨氧化污泥于另一 SBR反应器中，使反应器内污泥浓度为1000?2500mg/L,污泥龄为40?60天；含有氨氮和亚硝酸盐氮的污水通过蠕动泵进入反硝化厌氧氨氧化SBR反应器中，其中氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度之比为1:1.32，每周期进水后缺氧搅拌，沉淀排水，排水比为20 %?60 %;温度控制在27°C?33°C之间；直至出水总氮去除率大于70%，完成厌氧氨氧化污泥培养过程； 步骤三:将步骤二中所述的厌氧氨氧化污泥与不完全反硝化污泥按污泥浓度比为2.5:1?4:1接种到另一套反硝化厌氧氨氧化SBR反应器，控制接种后反应器内污泥浓度为1500mg/L ?3500mg/L,污泥龄为 40 ?60 天； 步骤四:接种后城市污水水箱(2)中的城市污水通过第二蠕动泵(2.1)与高浓度硝酸盐废水水箱(I)中的硝酸盐废水通过第一蠕动泵(1.D按体积比为5:1?10:1进入到反硝化厌氧氨氧化SBR反应器(3);进水后缺氧搅拌4?7h ;沉淀30?60min，排出上清液，排水比为40%?60%。
【文档编号】C02F3/28GK104276656SQ201410536418
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月12日 优先权日:2014年10月12日
【发明者】张 杰, 彭轶, 杜睿, 李冬 申请人:北京工业大学