申请日2015.11.19
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种污水短程同步硝化反硝化脱氮的方法，向含氨污水处理体系中投加亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂，所述亚硝酸型脱氮菌为可以利用亚硝酸盐氮的单一菌体或组合菌剂，所述微生物生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。本发明通过同时投加亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂的方式实现短程同步硝化反硝化，解决了同步硝化反硝化在实际应用中遇到的微生物功能互相制约、脱氮效果不稳定等问题。
权利要求书
1.一种污水短程同步硝化反硝化脱氮的方法，其特征在于包括如下内容：向含氨污水处理体系中投加亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂，所述亚硝酸型脱氮菌为利用亚硝酸盐氮的单一菌体或组合菌剂，所述微生物生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微生物生长促进剂中，金属盐为40-100重量份，多胺类物质为5-30重量份，有机酸羟胺为0.05-1.5重量份，Na2SO3为10-40重量份。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述微生物生长促进剂中，金属盐为钙盐、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、镁盐、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.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述微生物生长促进剂中，钙盐为CaSO4或者CaCl2，镁盐为MgSO4或者MgCl2，铜盐为CuSO4或者CuCl2，铁盐为FeSO4或者FeCl2;所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物;所述有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微生物生长促进剂每天或者每隔几天投加一次，每次投加量按照污水处理系统中促进剂浓度10-40mg/L进行投加，直到出水氨氮浓度低于15mg/L时停止投加。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所使用的亚硝酸型脱氮菌为杆菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1、水氏黄杆菌(Flavobacterium mizutaii)FDN-2、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans) DN-3、甲基杆菌(Methylobacterium phyllosphaerae) SDN-3、沼泽考克氏菌(Kocuria palustris)FSDN-A和科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)FSDN-C等中的一种或几种，六种菌株为CN102465105、CN102465106、CN102465104、CN102465103、CN103103141、CN103103142所述的菌株。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：采用组合菌剂时，菌剂中“沼泽考克氏菌FSDN-A和/或科氏葡萄球菌FSDN-C”、“节杆菌FDN-1和/或水氏黄杆菌FDN-2”、“脱氮副球菌DN-3和/或甲基杆菌SDN-3”，三类菌体的体积比为1:(0.1-0.5):(0.5-1.0)。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：亚硝酸型脱氮菌按照0.001%-0.05%的体积比进行投加。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：采用批次进水或者连续进水方式对含氨污水进行生化脱氮处理，水力停留时间为8-24小时。
10.按照权利要求1或9所述的方法，其特征在于：含氨污水为含COD和氨氮的污水，氨氮浓度为100-1500mg/L;含氨污水的处理条件：温度为18-40℃，溶解氧为0.1-3mg/L，pH为7-9。
说明书
一种污水短程同步硝化反硝化脱氮的方法
技术领域
本发明属于环境工程污水生物处理技术领域，涉及一种用于含氨污水处理的方法，尤其是涉及一种能实现短程同步硝化反硝化脱氮的污水处理方法。
背景技术
同步硝化反硝化(SND)是指硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行。这一新型脱氮工艺不仅克服了传统生物脱氮工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行或者在同一反应器内顺次进行(SBR)的不足，而且在降低能耗和物耗等方面具有突出的优势，特别是以亚硝酸盐氮进行的SND工艺具有更明显的优点。例如在硝化阶段可减少供氧量，从而减少了曝气量、降低25%的能耗;在反硝化阶段节省40%有机碳源，降低了运行费用;研究表明，亚硝态氮(NO2—N)的反硝化速率通常比硝态氮(NO3—N)的反硝化速率高63%;反应器总容积可减少30%-40%左右、节省基建费用;反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸，减少化学试剂消耗，能有效地保持反应器中pH稳定，符合目前大力提倡的节能减排要求。因此，短程同步硝化和反硝化脱氮过程，已经成为污水处理领域的研究热点之一。
国外有研究者将硝化菌和反硝化菌置于同一反应器中混合培养，虽可以达到单个反应器的同步硝化反硝化，但是反硝化结果不尽人意，离实际应用还有一定的距离。荷兰Olburgen土豆加工废水处理项目采用短程硝化和厌氧氨氧化组合实现同步硝化反硝化，但是由于反硝化采用专性厌氧的厌氧氨氧化细菌，该细菌长期处于一定浓度的有氧环境中，从而在一定程度上降低了厌氧氨氧化细菌的活性，导致脱氮效果不理想。国内也进行了一些相关的研究工作，耿金菊等利用好氧反硝化菌群和自养硝化菌群组合脱氮(应用与环境生物学报,2002,8(1):78-82)，虽然具有较好的氨氮脱除能力，但抗冲击能力较弱，高于300mg/L的高浓度氨氮能抑制菌体的生长，并且氨氮浓度高于200mg/L时，脱氮后氨氮残余量较多，同时不耐受高浓度有机碳，500mg/L的有机碳浓度抑制菌体生长并降低脱氮效果;这种组合菌群中的各类细菌培养与生长条件不一致，一种发挥功能时另一种却被处于抑制状态，导致彼此不协调，生物脱氮时间延长，成本增大，脱氮效率受到影响。
随着同步硝化反硝化工艺的深入研究，具有好氧反硝化特性的异养硝化细菌的发现从理论上进一步增加了污水硝化与反硝化在一个单元内同步进行的可能性，同时克服传统处理工艺在处理效率与经济适用两方面的矛盾，实现废水高效而经济的脱氮。目前的同步硝化反硝化工艺还存在一些问题，影响SND工艺的生态因素很多而且相互关联，如何根据各种不同废水的水质特点寻找其主要的控制因素，并综合考虑各种因素，使同步硝化反硝化稳定高效，还需要深入研究和探讨，依靠生长条件相近的脱氮微生物来实现同步硝化反硝化，将加快同步硝化反硝化脱氮工艺进一步工业应用的进程。
CN201010536048.6公开了一种污水短程同步硝化反硝化脱氮方法，主要是通过投加亚硝酸型脱氮菌剂来实现的，虽然实现了稳定的脱氮效果，但是一方面菌剂的投加量较大，另一方面菌剂中至少需要两种菌的组合，制备过程复杂，处理成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种污水短程同步硝化反硝化脱氮的方法。本发明通过同时投加亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂的方式实现短程同步硝化反硝化，解决了同步硝化反硝化在实际应用中遇到的微生物功能互相制约、脱氮效果不稳定等问题。
本发明污水短程同步硝化反硝化脱氮的方法，包括如下内容：向含氨污水处理体系中投加亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂，所述亚硝酸型脱氮菌为可以利用亚硝酸盐氮的单一菌体或组合菌剂，所述微生物生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。
本发明所述微生物生长促进剂中，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，有机酸羟胺为0.05-1.5重量份，优选为0.1-1.0重量份，Na2SO3为10-40重量份，优选为20-30重量份。
本发明所述微生物生长促进剂中，金属盐可以为钙盐、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、镁盐、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)。
本发明所述的微生物生长促进剂中，钙盐为CaSO4或者CaCl2，镁盐为MgSO4或者MgCl2，铜盐为CuSO4或者CuCl2，铁盐为FeSO4或者FeCl2。所述的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。
本发明中，微生物生长促进剂可以每天或者每隔几天投加一次，生长促进剂的每次投加量按照污水处理系统中促进剂浓度10-40mg/L进行投加，优选20-30mg/L进行投加，直到出水氨氮浓度低于15mg/L时停止投加。在运行过程中如果氨氮去除率降低时可以随时投加使用。
本发明中，所使用的亚硝酸型脱氮菌为可以利用亚硝酸盐氮的单一菌体或组合菌剂。如可以采用节杆菌(Arthrobacter creatinolyticus)FDN-1、水氏黄杆菌(Flavobacterium mizutaii)FDN-2、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans) DN-3、甲基杆菌(Methylobacterium phyllosphaerae) SDN-3、沼泽考克氏菌(Kocuria palustris)FSDN-A和科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)FSDN-C等中的一种或几种，六种菌株为CN102465105、CN102465106、CN102465104、CN102465103、CN103103141、CN103103142所述的菌株。优选采用组合菌剂，菌剂中“沼泽考克氏菌FSDN-A和/或科氏葡萄球菌FSDN-C”、“节杆菌FDN-1和/或水氏黄杆菌FDN-2”、“脱氮副球菌DN-3和/或甲基杆菌SDN-3”，三类菌体的体积比为1:(0.1-0.5):(0.5-1.0)。(按菌体体积计，菌体体积为培养后在每分钟1万转条件下离心分离5分钟后的得到的菌体体积，下同)。
本发明中，亚硝酸型脱氮菌按照0.001%-0.05%的体积比进行投加。采用批次进水或者连续进水方式，最好采取连续进水方式进行生化脱氮处理，水力停留时间小于24h，一般为8-24小时。在含氨污水处理过程中，遇到处理效果出现波动时，亚硝酸型脱氮菌可以随时补充，保持稳定的同步硝化反硝化脱氮效果。
本发明中，含氨污水为一切适合生物法处理的含COD和氨氮的污水，氨氮浓度一般为100-1500mg/L。含氨污水的处理条件：温度为18-40℃，优选为25-40℃，溶解氧为0.1-3mg/L，pH为7-9。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过亚硝酸型脱氮菌和微生物生长促进剂的配合使用，可以明显提高废水的处理效果，真正实现稳定的短程同步硝化反硝化脱氮。
(2)本发明投加生长促进剂后不仅可以明显降低亚硝酸型脱氮菌的使用量，而且可以使活性污泥中的亚硝酸细菌在金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺及Na2SO3的共同作用下实现快速增值，实现稳定的短程硝化过程。
(3)本发明投加的生长促进剂中，有机酸羟胺和Na2SO3的配合加入，可有效控制体系的溶解氧，有利于亚硝酸型脱氮菌的高效脱氮。
