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含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法

发布时间:2018-6-13 14:29:07  中国污水处理工程网

  申请日2014.10.28

  公开(公告)日2016.06.01

  IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16

  摘要

  本发明公开了一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法,首先向污水生化处理系统中添加硝化细菌生长促进剂,当氨氮去除率大于70%时投加脱氮菌剂,启动同时硝化和反硝化生物脱氮处理过程;所述的硝化细菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质,其中金属盐为40-100重量份,优选为50-80重量份,多胺类物质为5-30重量份,优选为10-20重量份;所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。本发明采用添加硝化细菌生长促进剂和生长条件相近的脱氮菌剂,通过同步硝化反硝化工艺,解决含盐污水中氨氮污染物的达标排放问题。

  权利要求书

  1.一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法,其特征在于包括如下内容:首先向污水生化处理系统中添加硝化细菌生长促进剂,当氨氮去除率大于70%时投加脱氮菌剂,启动同时硝化和反硝化生物脱氮处理过程;所述的硝化细菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质,其中金属盐为40~100重量份,多胺类物质为5~30重量份,所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。

  2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的硝化细菌生长促进剂中金属盐为50~80重量份,多胺类物质为10~20重量份。

  3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述硝化细菌生长促进剂中的金属盐是钙盐、镁盐和铜盐,其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(0.5~5);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐,其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(1~8):(0.5~5);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐,其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5)。

  4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述金属盐是钙盐、镁盐和铜盐时,Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(10~20):(1~4);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐时,Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(2~6):(1~4);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐时,Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。

  5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述硝化细菌生长促进剂中的钙盐为CaSO4或者CaCl2;镁盐为MgSO4或者MgCl2;亚铁盐为FeSO4或者FeCl2;铜盐为CuSO4或者CuCl2,优选CuSO4。

  6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述硝化细菌生长促进剂中的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。

  7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述硝化细菌生长促进剂还包括无机酸羟胺,含量为0.5~15重量份。

  8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者磷酸羟胺中的一种或几种,含量为2~10重量份。

  9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的脱氮菌剂含有科氏葡萄球菌(Staphylococcuscohnii)FSDN-C,节杆菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1和水氏黄杆菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2中的一种或几种,同时含有脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)DN-3和甲基杆菌(Methylobacteriumphyllosphaerae)SDN-3中的一种或两种;五种菌株分别于2011年7月14日和2010年3月11日和保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”,保藏编号分别为CGMCCNO.5062、CGMCCNo.3657、CGMCCNo.3659、CGMCCNo.3658、CGMCCNo.3660。

  10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:控制污水处理的温度为18-40℃,优选为25-35℃,溶解氧为0.1~8mg/L,优选为0.5~5mg/L,pH为7.0-9.0,优选为7.8-8.5。

  11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述含盐污水水质特征为:氨氮浓度30~500mg/L,COD浓度为300~3000mg/L,BOD浓度为200~2000mg/L,含盐质量分数为1%~10%,pH为6~10。

  12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:硝化细菌生长促进剂需要随进水投加,投加量按照污水处理系统中促进剂浓度20~60mg/L进行投加,优选30~50mg/L进行投加;脱氮菌剂需分批次投加,每隔2~5天投加一次,首次投加量按照每小时处理污水体积的0.01%~1%投加,以后逐次递减,每次比上一次投加的菌体量递减30%~50%;投加后污水处理系统在三个月内不能排泥。

  说明书

  一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法

  技术领域

  本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法。

  背景技术

  近年来,随着工农业的发展,对工业废水、垃圾填埋场渗滤水以及城市污水的排放限制越来越严格,污水处理技术越来越受到重视,特别是含氨废水的达标排放成为环保领域的处理难题。废水中的氨氮虽然可采用汽提吹脱、离子交换、化学氧化等物理化学方法进行处理,但这些方法存在副产物二次污染和处理效率低等问题。相比之下,生物法是控制水体氨氮污染的较好方法。

  传统生物法作为常规污水处理的终端技术,在处理含氨污水时常常以牺牲负荷来实现废水中氨氮污染物的达标排放。污水中含量较低的无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应、维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但盐浓度过高时会抑制微生物的生长并降低微生物的活性,给生物处理带来一定的难度。尽管从工艺和污水处理构筑物等方面都进行了多次大量的改进,在污水处理过程中起到一定的效果,但是由于负责脱氨氮的主体活性污泥没有变化,所以氨氮的去除效果仍然不是很理想。氨氮超标问题直接影响到催化剂生产企业废水的全面达标和正常生产,成为制约企业发展的瓶颈,对氨氮废水治理成为催化剂生产企业的首要环保问题。因此研究开发经济、实用、安全的含盐污水生物脱氮技术,对保护环境、造福人类有重要意义。

  不管是传统的微生物附着型废水处理构筑物还是新开发的高效生物膜处理系统,负责脱氮的微生物主要是自养硝化菌。自养细菌自身的增殖速度慢、在混合培养的活性污泥系统中无法与异养细菌竞争、难以获得较高的生物量、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、总氮去除率低。所以一些新型的、效果更好的脱氮微生物,如异养硝化细菌、好氧反硝化细菌等相继被发现。

  CN101302485A公开了一种异养硝化微生物菌剂、其培养方法和用途,该菌剂能够有效脱除水体中的氨氮和总氮,还可以同时去除有机废水中的COD,适用于高浓度养殖废水处理。CN200910021020.7公开了一种降氨氮和亚硝酸氮的水质改良微生态制剂的制备方法,该发明的微生态制剂属于水产养殖技术及生态环境保护技术领域。上述微生物菌剂在处理含盐含氨废水中的使用效果有限,需要针对含盐含氨污水研制适宜的菌剂和改进水处理方法。CN201210102760.4公开了一种高盐度、高浓度氨氮废水的处理方法,该方法采用驯化后的硝化细菌,适合处理500mg/L浓度氨氮、含盐量35g/L以内的高盐度废水。CN201210130653.2公开了一种高含盐催化剂污水生物脱氮方法,通过向污水中投加硝化细菌和以亚硝酸盐为电子受体的脱氮菌剂来实现的。生物强化技术给污水处理领域提供了新思路,但现有的生物制剂可耐受的氨氮浓度和含盐量有限,并且需要投加大量的菌剂以克服盐含量对菌体活性的抑制。

  发明内容

  本发明提供了一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法,采用添加硝化细菌生长促进剂和生长条件相近的脱氮菌剂,通过同步硝化反硝化工艺,解决含盐污水中氨氮污染物的达标排放问题。

  本发明含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法包括如下内容:首先向污水生化处理系统中添加硝化细菌生长促进剂,当氨氮去除率大于70%时投加脱氮菌剂,启动同时硝化和反硝化生物脱氮处理过程;所述的硝化细菌生长促进剂包括金属盐和多胺类物质,其中金属盐为40~100重量份,优选为50~80重量份,多胺类物质为5~30重量份,优选为10~20重量份;所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。

  本发明所述硝化细菌生长促进剂中的金属盐可以是钙盐、镁盐和铜盐,其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(0.5~5),优选为(8~12):(10~20):(1~4);或者是钙盐、亚铁盐和铜盐,其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(1~8):(0.5~5),优选为(8~12):(2~6):(1~4);或者是钙盐、镁盐、亚铁盐和铜盐,其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为(5~15):(5~25):(1~8):(0.5~5),优选为(8~12):(10~20):(2~6):(1~4)。

  本发明所述硝化细菌生长促进剂中的钙盐为CaSO4或者CaCl2,优选CaSO4;镁盐为MgSO4或者MgCl2,优选MgSO4;亚铁盐为FeSO4或者FeCl2,优选FeSO4;铜盐为CuSO4或者CuCl2,优选CuSO4。所述硝化细菌生长促进剂中的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。

  本发明所述硝化细菌生长促进剂还可以包括无机酸羟胺,含量为0.5~15重量份,优选为2~10重量份。所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟胺或者磷酸羟胺中的一种或几种,优选为硫酸羟胺。无机酸羟胺的适量加入可以作为羟胺氧还酶的基质直接参与硝化细菌的代谢过程、缩短酶促反应进程,同时作为细胞的激活剂可以加速细胞生长。

  本发明所述的脱氮菌剂含有科氏葡萄球菌(Staphylococcuscohnii)FSDN-C,节杆菌(Arthrobactercreatinolyticus)FDN-1和水氏黄杆菌(Flavobacteriummizutaii)FDN-2中的一种或几种,同时含有脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)DN-3和甲基杆菌(Methylobacteriumphyllosphaerae)SDN-3中的一种或两种;五种菌株分别于2011年7月14日和2010年3月11日和保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”,保藏编号分别为CGMCCNO.5062、CGMCCNo.3657、CGMCCNo.3659、CGMCCNo.3658、CGMCCNo.3660。

  本发明含盐污水处理的温度为18-40℃,优选为25-35℃,溶解氧为0.1~8mg/L,优选为0.5~5mg/L,pH为7.0-9.0,优选为7.8-8.5;

  本发明所述含盐污水水质特征为:氨氮浓度30~500mg/L,COD(Cr法,以下同)为300~3000mg/L,BOD浓度为200~2000mg/L,含盐质量分数为1%~10%,pH为6~10。

  本发明硝化细菌生长促进剂需要随进水投加,即每次进水的同时投加促进剂。投加量按照污水处理系统中促进剂浓度20~60mg/L进行投加,优选30~50mg/L进行投加。当氨氮去除率大于70%时投加脱氮菌剂,脱氮菌剂需分批次投加,每隔2~5天投加一次,首次投加量按照每小时处理污水体积的0.01%~1%投加,以后逐次递减,每次比上一次投加的菌体量递减30%~50%。投加后污水处理系统在三个月内不能排泥。对于间歇处理反应器,每小时处理污水体积为每个处理周期内平均每小时处理污水体积。

  本发明投加硝化细菌生长促进剂和脱氮菌剂后,需要及时分析处理后污水中的污染物浓度,当出水总氮浓度低于50mg/L,优选低于25mg/L并能稳定运行一周以上可停止投加,同时硝化和反硝化启动阶段结束,进入稳定运转操作阶段,稳定运转过程中根据处理效果可以每个月或者每个周投加一次促进剂,以保证系统长期运行的稳定性。

  本发明提出的含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法,主要是通过首先在废水处理过程中补加特殊组成和配比的生长促进剂,促进耐盐硝化细菌的快速生长繁殖并提高硝化效果,然后再通过促进剂和脱氮菌剂的配合使用,实现高盐环境中的同时硝化反硝化脱氮。

  本发明在废水处理过程中首先投加促进剂,在金属盐、多胺类物质及羟胺类物质的共同作用下,实现活性污泥中硝化细菌的快速增殖,提高硝化细菌的优势地位和耐盐性能,进而达到快速降解底物氨氮的目的。促进剂和脱氮菌剂的配合使用,可以快速建立系统同时硝化反硝化脱氮功能,同时提高细胞的耐盐性能和系统的稳定性,延长菌体使用寿命,降低脱氮菌剂的投加量,实现含盐污水中含氮污染物的有效去除,维持系统的长期稳定运行。

  具体实施方式

  本发明提出的一种含盐污水同时硝化反硝化脱氮方法,所用的硝化细菌生长促进剂配方简单,制备容易,可以直接投加到活性污泥中使用。所用的液态菌剂生长速度快,收集量大,菌剂具有较强的耐受性和适应性,具有较好的抗冲击性。

  以下通过实施例进一步说明本发明方法的过程和效果。

  实施例1硝化细菌生长促进剂的制备方法

  本发明硝化细菌生长促进剂的制备方法为:(1)按照以下组成及重量份制备金属盐溶液:金属盐为40~100重量份,优选为50~80重量份,所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成;(2)使用前将5~30重量份,优选为10~20重量份的多胺类物质加入到金属盐溶液中。进一步地,使用前还可以加入含量为0.5~15重量份,优选为2~10重量份的无机酸羟胺。

  采用上述方法按照表1促进剂的比例和配方制备四种型号的硝化细菌生长促进剂,所述促进剂浓度均为0.5g/L。

  表1促进剂的配方及比例

  实施例2脱氮菌剂的制备

  1、菌体活化:科氏葡萄球菌FSDN-C的菌体活化和种子液培养所用的培养基配方为:牛肉膏:6g/L,蛋白胨:8g/L,NaNO2:0.6g/L,甲醇:0.5mL/L;节杆菌FDN-1和水氏黄杆菌FDN-2的活化培养基配方为:牛肉膏:5g/L,蛋白胨:10g/L,NaNO2:1g/L,加入2.0%的琼脂;脱氮副球菌DN-3的活化培养基配方为:KNO3:1g/L,丁二酸钠:8g/L,KH2PO4:1g/L,FeCL2:0.5g/L,加入2.0%的琼脂;甲基杆菌SDN-3的活化培养基配方为:硫酸铵:0.5g/L,甲醇:0.75mL/L,KH2PO4:1g/L,FeCL2:0.5g/L;加入2%琼脂。在平板上涂布均匀后放置在温度为30℃恒温培养箱中进行活化。

  2、用接菌环刮取平板上的菌体分别接种于相应的液体培养液中,在温度25~35℃、150~240rpm好氧条件下震荡培养1~3天至对数生长期,获得液体菌剂种子液;培养基配方同活化培养基配方,不用加琼脂。

  3、将上述科氏葡萄球菌FSDN-C作为Ⅰ号种子液,将上述节杆菌FDN-1和水氏黄杆菌FDN-2混合作为Ⅱ号种子液(菌体按照1:1和0.5:1两种比例组合分别编号Ⅱ-1和Ⅱ-2),将上述脱氮副球菌DN-3和甲基杆菌SDN-3混合作为Ⅲ号种子液(菌体按照1:1和0.5:1两种比例组合分别编号Ⅲ-1和Ⅲ-2),Ⅰ号种子液、Ⅱ号种子液中的任一组或任一种微生物与Ⅲ号种子液中的任一组或任一种微生物再按照1:1:1和1:2:3两种比例混合分别在具有良好搅拌系统的反应器中进行放大培养,培养液中的氨氮浓度为200mg/L~800mg/L,碳氮质量比5:1~10:1;培养条件为温度25℃~35℃;pH6.5~10.0;溶解氧低于3.0mg/L。

  对经过放大培养获得的液态菌悬液A(种子液Ⅰ、种子液Ⅱ-1和种子液Ⅲ-1混合比例1:1:1)、B(种子液Ⅰ、种子液Ⅱ-2和种子液Ⅲ-2混合比例1:2:3)、C(种子液Ⅰ、种子液Ⅱ-1和种子液Ⅲ-2混合比例1:1:1)、D(种子液Ⅰ、节杆菌FDN-1和种子液Ⅲ-2混合比例1:2:3)、E(种子液Ⅰ、种子液Ⅱ-2和脱氮副球菌DN-3混合比例1:1:3)进行收集、浓缩,然后加入菌悬液两倍体积的营养液。每升营养液中NH4+-N、Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+这五种阳离子的摩尔配置比例为2000:5:20:20:15,再加入菌悬液体积2.5%的保藏剂后分装到500ml的塑料瓶中,置-70℃条件下保存备用。

  实施例3

  某化工厂含盐污水水质特征为:氨氮60~200mg/L,COD浓度为300~1000mg/L,BOD浓度为200~700,含盐质量分数为2~3%,pH8.5。系统长期运行过程中温度为25℃左右、溶解氧为0.5~2.5mg/L,pH为7.8~8.2。由于盐的影响导致系统内氨氮去除效果差,处理后总氮浓度高达150mg/L,活性污泥的SVI大于200mL/g。采用本发明方法首先按照污水处理系统中促进剂浓度30mg/L投加实施例1的促进剂Ⅰ培养活性污泥中的硝化细菌,3天后氨氮去除达70%,此时向污水处理系统中投加脱氮菌剂,首次按照所处理污水量的0.05%向污水处理系统中投加菌剂A,以后每隔三天投加一次,每次比上一次投加的菌体量递减30%。完成5次投加后系统运行一周,分析检测出水总氮浓度低于25mg/L,促进剂和菌体均停止投加。在三个月内没有排泥的情况下,每个月按照污水处理系统中促进剂浓度30mg/L投加实施例1的促进剂Ⅰ,出水总氮浓度始终低于25mg/L,COD去除率大于85%,活性污泥的SVI为100mL/g。由此可见,采用本方案在较低脱氮菌剂投加量的情况下实现了含盐污水的生物脱氮处理,同时改善污泥的沉降性能。

  实施例4

  某化工厂含盐污水水质特征为:氨氮200~300mg/L,COD浓度为500~600mg/L,BOD浓度为200~300mg/L,含盐质量分数为4~6%,pH7.8。系统长期运行过程中温度为28℃左右、溶解氧为1.5~3.0mg/L,pH为8.0~8.2。系统长期运行过程中氨氮去除率只有50%。采用本发明方法,首先按照污水处理系统中促进剂浓度40mg/L投加实施例1的促进剂Ⅱ培养活性污泥中的硝化细菌,3天后氨氮去除达70%,此时首次按照所处理污水量的0.5%向污水处理系统中投加菌剂C,以后每隔五天投加一次,每次比上一次投加的菌体量递减30%。完成6次投加后系统运行一周,分析检测出水总氮浓度低于25mg/L,促进剂和菌体均停止投加。在三个月内没有排泥的情况下,出水总氮浓度一直低于25mg/L。由此可见,采用本方案在较低脱氮菌剂投加量的情况下实现了含盐污水的生物脱氮处理。

  实施例5

  某化工厂含盐污水水质特征为:氨氮浓度300~400mg/L,COD浓度为2000mg/L,BOD浓度为1500mg/L,含盐质量分数为5%~10%,pH8.7。系统长期运行过程中温度为24℃左右、溶解氧为3.0~5.0mg/L,pH为8.2~8.5。系统长期运行过程中氨氮去除率只有40%。采用本发明方法,首先按照污水处理系统中促进剂浓度50mg/L投加实施例1的促进剂Ⅲ培养活性污泥中的硝化细菌,7天后氨氮去除达70%,此时按照所处理污水量的0.8%向污水处理系统中投加菌剂E,以后每隔3天投加一次,每次比上一次投加的菌体量递减50%。完成8次投加后系统运行一周,分析检测出水总氮浓度低于25mg/L,促进剂和菌体均停止投加。在三个月内没有排泥的情况下,每个月按照污水处理系统中促进剂浓度50mg/L投加实施例1的促进剂Ⅲ,出水总氮浓度一直低于25mg/L,由此可见,采用本方案在较低脱氮菌剂投加量的情况下实现了含盐污水的生物脱氮处理。

  实施例6

  处理工艺及操作条件同实施例3,不同之处在于:硝化细菌生长促进剂采用实施例1中的促进剂Ⅳ,按照污水处理系统中促进剂浓度25mg/L投加。出水总氮浓度始终低于20mg/L,COD去除率大于88%,活性污泥的SVI为100mL/g。由此可见,采用本方案在较低脱氮菌剂投加量的情况下实现了含盐污水的生物脱氮处理,同时改善污泥的沉降性能。

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