申请日：2017.01.23
公开(公告)日：2017.03.29
IPC分类号：C02F3/34; C02F3/02; C02F3/10; C02F101/16
摘要
一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，将生物填料加入到好氧硝化反应器内，向好氧硝化反应器内接种活性污泥;每隔1~2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体。该方法可以彻底解决脱氮微生物挂膜用时长、附着度差、操作复杂、生物量低、耐冲击负荷差的缺陷，提高硝化细菌的固着量，挂膜速度快，可以增强抵御外界环境变化的能力和抗冲击负荷的能力。
说明书
一种高效脱氮微生物菌剂快速挂膜方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种高效脱氮微生物菌剂快速挂膜方法。
背景技术
在目前氨氮废水处理技术中，普遍采用活性污泥法工艺，它具有处理能力大、处理效率高和出水水质好的优点，其各种变形工艺具有较好的脱氮除磷性能，在城市污水处理中得到了广泛的应用，其缺点是活性污泥系统中难以获得较高的脱氮微生物生物量、硝化效率低，导致自养微生物脱氮系统抗冲击能力弱、硝化作用不完全、且需较大的占地面积和较高的基建投资，且运行的维护和管理难度较大等。近年来，随着污水生物处理技术的不断完善，生物膜法开始逐渐应用在生物脱氮技术中，以其运行稳定、剩余污泥少、管理简单、对氨氮和难降解污染物去除能力强、能够适应较大水质范围变化等优点开始在生活污水和工业废水处理中得到广泛应用。
生物膜法指的是在污水处理中加入微生物(硝化菌、反硝化菌)使其附着或固定在生物填料表面，形成一层生物膜长，通过废水与生物膜的接触，进行固液两相的传质，通过生物膜进行有机物的生物降解，来实现污水中氨氮等有害成分的降解。按照运行方式不同，可分为生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等，虽然它们的结构差别很大，但其基本原理相同。生物膜的好坏直接关系到污水处理装置的处理效果，影响因素包括两个方面，一是挂膜方法，二是生物填料的表面性能。因此要使微生物在填料上的挂膜时间短、见效快，关键在于挂膜前必须有足够量的微生物，且必须适应在废水进入生物反应器的环境下生长，一旦微生物附着在填料上可以迅速增殖;其次在挂膜时，菌液中的微生物与生物填料之间有较强的粘附力。
虽然生物膜法具有较高的处理效率，对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。但生物膜法的微生物挂膜技术还存在许多没有解决的问题。如挂膜时间长、生物膜容易脱落、生物量低、氨氮去除效率、填料和其支撑结构需要较高的初期投资等缺点，因此，对于生物膜污水处理工艺来说，研究一种快速挂膜的方法具有重大意义。
发明内容
本发明针对现有生物脱氮微生物挂膜用时长、附着度差、操作复杂、生物量低、耐冲击负荷低的缺陷，提供一种高效脱氮微生物菌剂快速挂膜方法。该快速挂膜方法能彻底解决上述问题，使得生物填料上的微生物生长状况良好，保证生物膜处理含氨氮废水效果稳定。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其特点是，该方法采用好氧硝化反应器挂膜，具体方法如下：将生物填料加入到好氧硝化反应器内，向好氧硝化反应器内接种活性污泥;在好氧硝化反应器内每隔1~2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的30%~50%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为50~150mg/L;菌液悬浮物浓度为3000~5000mg/L的高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：采用以下方法进行实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行7~14d，氨氮浓度为100~200mg/L，直至出水氨氮去除率连续7d≥95%以上。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：该方法具体步骤如下：
(1)生物填料填充：将生物填料加入到好氧硝化反应器内，填充体积为反应器有效容积的60~90%;
(2)接种活性污泥：向好氧硝化反应器内接种活性污泥后，闷曝24~48h，接种量占填料填充后反应器有效容积的50%~70%;
(3)添加高浓度脱氮微生物：在外循环装置中添加高浓度脱氮微生物，菌液悬浮物浓度为3000~5000mg/L。
(4)好氧硝化反应器挂膜：在好氧硝化反应器内每隔1~2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的30%~50%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为50~150mg/L;高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体;期间循环装置不排泥，无上清液流出;
(5)实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行7~14d，氨氮浓度为100~200mg/L，待出水氨氮去除率连续7d≥95%以上，完成挂膜;期间循环装置开始排泥，上清液连续流出。
本发明的人工模拟废水是采用常规的方法参照实际废水的主要成份人工制成的。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：所述的生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：步骤(2)所述的活性污泥取自且不局限于城市污水处理厂好氧池脱氮污泥。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：步骤(3)所述的高浓度微生物采用噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)LH-N40 CGMCCNo. 6971制备而成。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：所述的人工模拟废水的主要组成包括：由(NH4)2SO4 0.5～5g/L，葡萄糖0.5～1g/L，MgSO4 0.01～0.02g/L，K2HPO4 0.1～0.3g/L，FeSO4·7H2O 0.05～0.1 g/L，蒸馏水1L，微量元素液。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：所述的微量元素液的主要成分如下：50~150mg/L CoCl2·6H2O、50~150mg/L CaCl2、10~50mg/L CuSO4·5H2O、50~150mg/L ZnSO4·7H2O、50~150mg/L FeSO4·7H2O、50~150mg/LMnSO4·2H2O。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：在挂膜阶段，温度10℃～35℃ ;pH 6.0～10.0 ;DO 0.5～4.0mg/L。
本发明所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，其进一步优选的技术方案是：实际废水包括但不局限于以下行业废水：生活污水、煤化工、合成氨、印染、养殖、医药。
本发明的有益效果在于：
(1)结合了活性污泥法和生物膜法的优点，通过投加悬浮填料作为微生物附着生长的填料，提高硝化细菌菌的固着量，增强抵御外界环境变化的能力和抗冲击负荷的能力;
(2)利用添加高浓度微生物进行外循环，增加反应器中的脱氮微生物浓度，强化脱氮微生物挂膜，提高悬浮填料挂膜速度和挂膜厚度。
(3)采用实际废水进行挂膜冲击，提高挂膜稳固性、耐冲击负荷能力、以及抗曝气和液体剪切力的能力。
(4)方法简单，易于操作，具有广泛的实用性。
具体实施方式
实施例1，一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，该方法采用好氧硝化反应器挂膜，具体方法如下：在好氧硝化反应器内每隔1d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的30%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为50mg/L;菌液悬浮物浓度为3000mg/L的高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体。
实施例2，一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，该方法采用好氧硝化反应器挂膜，具体方法如下：在好氧硝化反应器内每隔2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的50%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为150mg/L;菌液悬浮物浓度为5000mg/L的高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体。
实施例3，实施例1或2所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法中，采用以下方法进行实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行7d，氨氮浓度为100mg/L，直至出水氨氮去除率连续7d≥95%以上。
实施例4，实施例1或2所述的一种高效脱氮微生物快速挂膜方法中，采用以下方法进行实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行14d，氨氮浓度为200mg/L，直至出水氨氮去除率连续7d≥95%以上。
实施例5，一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，该方法具体步骤如下：
(1)生物填料填充：将生物填料加入到好氧硝化反应器内，填充体积为反应器有效容积的60%;
(2)接种活性污泥：向好氧硝化反应器内接种活性污泥后，闷曝24h，接种量占填料填充后反应器有效容积的50%;
(3)添加高浓度脱氮微生物：在外循环装置中添加高浓度脱氮微生物，菌液悬浮物浓度为3000mg/L。
(4)好氧硝化反应器挂膜：在好氧硝化反应器内每隔1d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的30%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为50mg/L;高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体;期间循环装置不排泥，无上清液流出;
(5)实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行7d，氨氮浓度为100mg/L，待出水氨氮去除率连续7d≥95%以上，完成挂膜;期间循环装置开始排泥，上清液连续流出。
所述的生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。
步骤(2)所述的活性污泥取自且不局限于城市污水处理厂好氧池脱氮污泥。
步骤(3)所述的高浓度微生物采用噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)LH-N40CGMCC No. 6971制备而成。
所述的人工模拟废水的主要组成包括：由(NH4)2SO4 0.5g/L，葡萄糖1g/L，MgSO4 0.01g/L，K2HPO4 0.1g/L，FeSO4·7H2O 0.05 g/L，蒸馏水1L，微量元素液。所述的微量元素液的主要成分如下：50mg/L CoCl2·6H2O、150mg/L CaCl2、50mg/L CuSO4·5H2O、50mg/LZnSO4·7H2O、150mg/L FeSO4·7H2O、150mg/L MnSO4·2H2O。在挂膜阶段，温度10℃;pH 6.0;DO 0.5mg/L。实际废水包括但不局限于以下行业废水：生活污水、煤化工、合成氨、印染、养殖、医药。
实施例6，一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，该方法具体步骤如下：
(1)生物填料填充：将生物填料加入到好氧硝化反应器内，填充体积为反应器有效容积的90%;
(2)接种活性污泥：向好氧硝化反应器内接种活性污泥后，闷曝48h，接种量占填料填充后反应器有效容积的70%;
(3)添加高浓度脱氮微生物：在外循环装置中添加高浓度脱氮微生物，菌液悬浮物浓度为5000mg/L。
(4)好氧硝化反应器挂膜：在好氧硝化反应器内每隔2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的50%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为150mg/L;高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体;期间循环装置不排泥，无上清液流出;
(5)实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行14d，氨氮浓度为200mg/L，待出水氨氮去除率连续7d≥95%以上，完成挂膜;期间循环装置开始排泥，上清液连续流出。
所述的生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。
步骤(2)所述的活性污泥取自且不局限于城市污水处理厂好氧池脱氮污泥。
步骤(3)所述的高浓度微生物采用噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)LH-N40CGMCC No. 6971制备而成。
所述的人工模拟废水的主要组成包括：由(NH4)2SO4 5g/L，葡萄糖1g/L，MgSO4 0.02g/L，K2HPO4 0.3g/L，FeSO4·7H2O 0.1 g/L，蒸馏水1L，微量元素液。所述的微量元素液的主要成分如下： 150mg/L CoCl2·6H2O、150mg/L CaCl2、50mg/L CuSO4·5H2O、50mg/LZnSO4·7H2O、50mg/L FeSO4·7H2O、150mg/L MnSO4·2H2O。在挂膜阶段，温度35℃ ;pH 10.0;DO 4.0mg/L。实际废水包括但不局限于以下行业废水：生活污水、煤化工、合成氨、印染、养殖、医药。
实施例7，一种高效脱氮微生物快速挂膜方法，该方法具体步骤如下：
(1)生物填料填充：将生物填料加入到好氧硝化反应器内，填充体积为反应器有效容积的75%;
(2)接种活性污泥：向好氧硝化反应器内接种活性污泥后，闷曝24h，接种量占填料填充后反应器有效容积的60%;
(3)添加高浓度脱氮微生物：在外循环装置中添加高浓度脱氮微生物，菌液悬浮物浓度为4000mg/L。
(4)好氧硝化反应器挂膜：在好氧硝化反应器内每隔2d加入人工模拟废水，控制反应器的温度、溶解氧、pH，直至废水量占到好氧硝化反应器的40%，其中人工模拟废水中控制氨氮浓度为100mg/L;高浓度微生物通过外循环管道从顶部进入好氧硝化反应器内，在生物填料区形成由上而下的固液流;同时微孔曝气形成的气泡在生物填料区形成由下而上的气态流，三者在生物填料区进行充分混合，形成流化状态，脱氮微生物在生物填料表面附着或生长逐渐形成微生物聚集体;期间循环装置不排泥，无上清液流出;
(5)实际废水运行：在好氧硝化反应器内连续加入实际含氨氮废水运行10d，氨氮浓度为150mg/L，待出水氨氮去除率连续7d≥95%以上，完成挂膜;期间循环装置开始排泥，上清液连续流出。
所述的生物填料包括但不限于：悬浮填料、软性填料、组合填料、辫带式填料或碳纤维填料。
步骤(2)所述的活性污泥取自且不局限于城市污水处理厂好氧池脱氮污泥。
步骤(3)所述的高浓度微生物采用噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)LH-N40CGMCC No. 6971制备而成。
所述的人工模拟废水的主要组成包括：由(NH4)2SO4 2g/L，葡萄糖0.8g/L，MgSO4 0.015g/L，K2HPO4 0.2g/L，FeSO4·7H2O 0.08 g/L，蒸馏水1L，微量元素液。所述的微量元素液的主要成分如下：100mg/L CoCl2·6H2O、100mg/L CaCl2、25mg/L CuSO4·5H2O、100mg/LZnSO4·7H2O、120mg/L FeSO4·7H2O、110mg/L MnSO4·2H2O。在挂膜阶段，温度25℃ ;pH 8.0;DO 2.0mg/L。实际废水包括但不局限于以下行业废水：生活污水、煤化工、合成氨、印染、养殖、医药。
