申请日2007.04.12
公开(公告)日2007.10.24
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及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，在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中接种具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化活性的颗粒污泥，在曝气生物滤池(BAF)或SHARON工艺或SBR反应器中接种好氧氨氧化菌，将膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器与曝气生物滤池(BAF)或SHARON工艺或SBR反应器相连接，通过合理控制pH值、温度、溶解氧、外回流比、负荷速率、氧化还原电位以及有机物COD浓度、氨氮浓度，成功实现了厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合的废水生物处理。这发明技术可在高容积负荷速率下同步去除有机物COD和无机物氨组分，同时节约相当部分的能源和有机碳源消耗，可以应用于一般城市污水以及工业废水的生物处理。
権利要求書
1.一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，其 特征在于经如下步骤进行：
(1)在膨胀颗粒污泥床反应器中富集具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧 化活性的污泥;
(2)序批式反应器中富集好氧氨氧化菌;
(3)将步骤(1)所得的具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化活性的颗 粒污泥20～40g/L接种于膨胀颗粒污泥床反应器中，控制条件如下：进水 COD浓度为400～1500mg·L-1，NH4 +-N浓度为32～120mg·L-1，容积负 荷速率为3.84～14.4kg COD·(m3·d)-1和0.307～1.152kg NH4 +-N·(m3· d)-1，污泥负荷速率(SLR)为0.44～1.65kg COD·(kg SS·d)-1和 0.0352～0.132kg NH4 +-N·(kg SS·d)-1，膨胀颗粒污泥床反应器内温度在 32～35℃，pH在7.5～8.3，氧化还原电位在-40mV～-150mV，水力停留时 间为4.2h，上升流速为4.86m·h-1;
(4)将步骤(2)所得的好氧氨氧化菌污泥接种在二次反应器中， 接种1200～2000mgCOD/L好氧氨氧化菌污泥于二次反应器中，控制条件如 下：DO范围：0.5～0.8mg/L，采用碳酸氢钠调节pH值范围：7.8～8.5，温 度范围：28℃～32℃;所述二次反应器是序批式反应器或SHARON工艺或 曝气生物滤池的一种;
(5)连接膨胀颗粒污泥床与二次反应器，调节被处理的废水组分： COD：400～1500mg·L-1(乙酸+乙酸钠);(NH4)2SO4：7.6～10.5mg·L-1; KH2PO4：3.04～5.5mg·L-1;K2HPO4：3.96～5.5mg·L-1;NaHCO3：1400～2000 mg·L-1;;NH4Cl：118.8～445.8mg·L-1;含微量元素的溶液：2.0～5.0mL ·L-1;其中微量元素溶液的组成：EDTA：4.0～7.0g/L;FeSO4·7H2O：4.0～7.0 g/L;ZnSO4·7H2O：1.2～3.2g/L;CoCl2·6H2O：1.0～3.0g/L;CaCl2·2H2O：3.5～7.5 g/L;MnCl2·4H2O：4.0～7.0g/L;CuSO4·5H2O：1.0～3.0g/L;MgSO4·7H2O： 4.0～7.0g/L;(NH4)6Mo7O24·4H2O：0.8～2.5g/L;NiSO4·6H2O：0.2～0.62g/L; 废水从膨胀颗粒污泥床反应器底部进入，顶端出水从二次反应器底部进入， 水流量是膨胀颗粒污泥床的原始废水流量的3倍，并从二次反应器终出水 端中按2倍原始废水进水流量外回流至膨胀颗粒污泥床进水端。
2.如权利要求1所述的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，其中步骤(4)所述二次反应器是序批式反应器，并行连接4 个序批式反应器，每个反应器的运行周期为8h：进水2h，曝气3h，沉淀 1h，排水2h;4个反应器交替运行，温度控制在28～32℃，pH值范围： 7.8～8.3。
3.如权利要求1所述的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，其中步骤(4)所述二次反应器是SHARON工艺，沉淀池回 流污泥速度2.808gCOD/h，温度控制在28～32℃，pH值范围：7.8～8.3。
4.如权利要求1所述的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，其中步骤(4)所述二次反应器是曝气生物滤池，反冲洗为水 冲，每隔40h冲洗一次，持续时间为30～50min，流量为300mL/min，温度 控制在28～32℃，pH值范围：7.8～8.3。
说明书
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
技术领域
本发明涉及一种废水的生物处理方法，特别涉及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。
背景技术
上流式系列厌氧反应器技术处理废水方法的主要特点是污泥浓度高 (30g VSS.L-1)，容积负荷速率高(60g COD.(L.d)-1)，污泥产率 低(0.5g VSS.(g COD)-1)，去除COD效率高(90%)，同时将废水中 有机物转化为甲烷(0.35L CH4.(g COD)-1)。但是，厌氧反应器出水常含 有较高氨氮，需要作进一步处理才能达到排放标准，需要采用后续工艺进 一步处理，通常做法是在厌氧反应器后串联硝化-反硝化过程，而不能将厌 氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合在一起。由于硝化反应需消耗大量的氧，反 硝化时消耗大量有机碳源，使得该做法工艺复杂，投资、运行成本加大。 目前还没有将厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合在一起处理废水的方法。
发明内容
本发明的目的是提供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，该方法在高容积负荷速率下同步去除有机物COD和无机物 氨组分的前提下节约相当部分的能源和有机碳源消耗。
采用的技术方案如下：
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，其特 征在于经如下步骤进行：
(1)在膨胀颗粒污泥床反应器中富集具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧 化活性的污泥;
(2)序批式反应器中富集好氧氨氧化菌;
(3)将步骤(1)所得的具有甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化活性的颗 粒污泥20～40g/L接种于膨胀颗粒污泥床反应器中，控制条件如下：进水 COD浓度为400～1500mg.L-1，NH4 +-N浓度为32～120mg.L-1，容积负 荷速率为3.84～14.4kg COD.(m3.d)-1和0.307～1.152kg NH4 +-N.(m3. d)-1，污泥负荷速率(SLR)为0.44～1.65kg COD.(kg SS.d)-1和 0.0352～0.132kg NH4 +-N.(kg SS.d)-1，膨胀颗粒污泥床反应器内温度在 32～35℃，pH在7.5～8.3，氧化还原电位在-40mV～-150mV，水力停留时 间为4.2h，上升流速为4.86m.h-1;
(4)将步骤(2)所得的好氧氨氧化菌污泥接种在二次反应器中 接种1200～2000mgCOD/L好氧氨氧化菌污泥于二次反应器中，控制条件如 下：DO范围：0.5～0.8mg/L，采用碳酸氢钠调节pH值到：7.8～8.5，温度 范围：28℃～32℃;所述二次反应器是序批式反应器或SHARON工艺或曝 气生物滤池的一种;
(5)连接膨胀颗粒污泥床与二次反应器，调节被处理的废水组分： COD：400～1500mg.L-1(乙酸+乙酸钠);(NH4)2SO4：7.6～10.5mg.L-1; KH2PO4：3.04～5.5mg.L-1;K2HPO4：3.96～5.5mg.L-1;NaHCO3：1400～2000 mg.L-1;;NH4Cl：118.8～445.8mg.L-1;含微量元素的溶液：2.0～5.0mL .L-1;其中微量元素溶液的组成：EDTA：4.0～7.0g/L;FeSO4·7H2O：4.0～7.0 g/L;ZnSO4·7H2O：1.2～3.2g/L;CoCl2·6H2O：1.0～3.0g/L;CaCl2·2H2O：3.5～7.5 g/L;MnCl2·4H2O：4.0～7.0g/L;CuSO4·5H2O：1.0～3.0g/L;MgSO4·7H2O： 4.0～7.0g/L;(NH4)6Mo7O24·4H2O：0.8～2.5g/L;NiSO4·6H2O：0.2～0.62g/L; 废水从膨胀颗粒污泥床反应器底部进入，顶端出水从二次反应器底部进入， 水流量是膨胀颗粒污泥床的原始废水流量的3倍，并从二次反应器终出水 端中按2倍原始废水进水流量外回流至膨胀颗粒污泥床进水端。
所述二次反应器是序批式反应器(SBR)时，并行连接4个SBR反应 器，每个反应器的运行周期为8h：进水2h，曝气3h，沉淀1h，排水2h; 4个反应器交替运行，温度控制在28～32℃，pH值范围：7.8～8.3。
所述二次反应器是SHARON工艺，沉淀池回流污泥速度 2.808g COD/h，温度控制在28～32℃，pH值范围：7.8～8.3。
所述二次反应器是曝气生物滤池(BAF)，反冲洗为水冲，每隔40h 冲洗一次，持续时间为30～50min，流量为300mL/min，温度控制在28～ 32℃，pH值范围：7.8～8.3。
本发明的机理：氨氮，硝酸盐及其反硝化产物对产甲烷菌有一定的抑 制，但可以通过驯化减轻其毒性，甚至无毒性。厌氧氨氧化菌虽然是自养 菌，但具有异养代谢能力。颗粒污泥为厌氧氨氧化菌与甲烷菌、反硝化菌 的复合提供了一个有利微生态环境，通过合理控制pH、温度、氧化还原电 位、亚硝酸盐和有机物COD，在膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中富集 得到具有厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的颗粒污泥。限制氧条件下氨氧化菌 将氨氧化为亚硝酸盐的生物化学过程易于在曝气生物滤池(BAF)、 SHARON和SBR中实现，BAF、SHARON和SBR的出水经外回流返回 EGSB反应器，又为EGSB反应器提供了厌氧氨氧化菌生存所需的亚硝酸 盐。厌氧氨氧化菌在EGSB反应器中的作用是：在厌氧条件下，厌氧氨氧 化菌以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气，除去废水中氨盐和亚硝酸盐 组分。
