CN103588300A - 一种同步脱氮除磷sbr快速启动方法 - Google Patents

一种同步脱氮除磷sbr快速启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法属于污水处理领域。本发明使用间歇进水按时间顺序排列的序批式反应器，按以下步骤进行：（1）将SBR***在厌氧/好氧交替条件下运行，驯化富集聚磷菌，使其好氧吸磷，厌氧释磷，通过排泥去除水中的磷酸盐；（2）改变***运行方式，富集反硝化聚磷菌。增加缺氧段，缩短曝气时间，反硝化聚磷菌利用胞内碳源并以硝氮/亚硝氮为电子受体吸磷；（3）向反应器加入复合菌剂，使生物强化与厌氧/好氧/缺氧/好氧反复耦合，有效增殖DPB，抑制聚糖菌，缩短反应器启动时间，提高出水效果，本发明启动方式共运行50d左右，相较于厌氧/好氧/缺氧的启动方法节省30d左右，节省30%左右的曝气时间。

Description

一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法。
背景技术
近年来，虽然我国城市污水处理率有较大的提高，但是由氮和磷引起的缓流水体富营养化问题仍日益严重，这就需要严格控制污水处理厂氮和磷的排放，提高氮、磷的排放标准。传统的污水生化处理工艺虽然可以有效地降低污水中的BOD5和SS，但是对污水中的氮和磷只能去除10%～20%，因此在污水处理工艺中应用新的脱氮除磷技术、运用有效的运行控制技术，实现其稳定、高效、低耗的运行尤其重要。
脱氮除磷工艺主要有SBR工艺、5阶段改良Bardenpho工艺、MUCT工艺、A2N工艺、Dephanox工艺等。SBR工艺因其工艺简单、运行灵活、抗冲击负荷能力强、可控性好、不易出现污泥膨胀等优点成为目前中小城镇污水处理的首选工艺。我国有30%~40%的5×104m3/d以下规模的污水厂使用了SBR工艺。
反硝化聚磷菌（DPB）的发现，为脱氮除磷技术的发展提供了新的技术方法，可成功解决硝化菌、反硝化菌、好氧聚磷菌碳源争夺的矛盾，充分利用胞内碳源有效吸磷，实现“一碳两用”； 反硝化除磷***包括厌氧/好氧、厌氧/好氧/缺氧两种运行方式，其中厌氧/好氧/缺氧方式运行能耗低。
厌氧/好氧/缺氧***运行的关键在于保证反硝化聚磷菌生长的适宜条件，研究好氧、缺氧、厌氧的设置工序数、顺序和各阶段时间具有重要的实际意义。利用生物强化可加速***启动，缩短启动时间，节省曝气能耗30%左右，增强***稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法，利用在厌氧/好氧/缺氧/好氧交替运行的间歇进水按时间顺序排列的序批式反应器，通过反硝化聚磷菌生物强化去除小城镇污水中氮、磷及有机污染物。
本发明一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法，使用序批式反应器SBR，按照以下步骤进行：
（1）将SBR***在厌氧/好氧交替条件下运行，驯化富集聚磷菌，使其好氧吸磷，厌氧释磷，通过排泥去除水中的磷酸盐；
具体为：将SBR***在厌氧/好氧工况下运行，瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气3h，沉淀1h，排水静置1.5h；厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，好氧阶段水中DO浓度保持在2~4mg/L，厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，控制水温度20~25℃，调整pH值为7～8，运行20~30d，氨氮去除率达到90%~99%， TP的去除率达到70%~80%，聚磷菌得到富集；
（2）改变***运行方式，富集反硝化聚磷菌，增加缺氧段，缩短曝气时间，反硝化聚磷菌利用胞内碳源并以硝氮/亚硝氮为电子受体吸磷；
具体为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h，好氧、厌氧阶段水中DO浓度、水温与步骤（1）相同，控制缺氧环境中NO3 -浓度为30~40mg/L，不定期排泥，污泥浓度为4000~5000mg/L；运行7~10d，氨氮去除率达到70%~88%， TP的去除率达到66%~80%，有效增殖反硝化聚磷菌，抑制好氧聚磷菌和反硝化菌的生长；
（3）向反应器加入复合菌剂，使生物强化与厌氧/好氧/缺氧/好氧反复耦合，有效增殖DPB，抑制聚糖菌，缩短反应器启动时间，提高出水效果，
具体为：从反应器的活性污泥中，利用聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌，即戴尔福特菌属和假单胞菌属，将筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属按体积比（0.25~4）：1的比例复配，接种量按体积比为7~10%，接种液与反应器体积比为35%；***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h；好氧、厌氧阶段DO浓度、水温，与步骤1相同，运行7~10d，其除磷率可达90%~96%，脱氮率为85~91%，经检测出水《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
所述方法适用于中低浓度小城镇污水处理，即原水COD质量浓度200~350 mg/L、NH4 +-N质量浓度30~60 mg/L、TP质量浓度3~7 mg/L。
所述聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌，按照以下步骤进行：取SBR反应器内厌氧段末期的活性污泥10mL放入装有90mL无菌水和玻璃珠的三角瓶中，使用震荡器将污泥充分摇匀打碎，打碎后的污泥溶液依次稀释10-1~10-8倍。用移液管分别移取0.2mL稀释后的菌液入直径为9cm的培养皿中，再倒入聚磷菌专性培养基10~15mL混合均匀，待培养基凝固后将培养皿倒置于培养箱中30℃恒温培养3d。挑取形态明显的菌落于培养基中进行划线分离。筛选出戴尔福特菌属和假单胞菌属。
所述聚磷菌专性培养基化学成分按质量百分比为：CH3COONa·3H2O3680mg/L；Na2HPO4·2H2O28.73mg/L；NH4Cl57.27mg/L；MgSO4·7H2O131.82mg/L；K2SO426.74mg/L；CaCl2·2H2O17.2mg/L；琼脂15000mg/L；HEPES缓冲溶剂12000mg/L；微量元素溶液2mL/L。
所述微量元素溶液按以下方法配置：1L蒸馏水中加入FeSO4·7H2O5g；CoCl2·6H2O50mg；H3BO350mg；(NH4)6Mo7O24·4H2O1.1g；CuSO4·5H2O1.6g；KI，10mg；MnCl2·4H2O4g；EDTA50g，搅拌摇匀。
本发明使用戴尔福特菌属作为反硝化聚磷菌进行生物强化SBR脱氮除磷***，提高***脱氮除磷性能。使用间歇进水按时间顺序排列的序批式反应器（SBR），一个工作周期包括：进水，厌氧释磷，好氧硝化，缺氧反硝化吸磷，好氧，沉淀，排水闲置7个部分。
SBR***启动驯化过程分3个阶段：同步脱氮除磷SBR启动，首先在厌氧/好氧交替条件下运行，厌氧环境控制DO浓度小于0.2 mg/L，好氧环境控制DO浓度为2~4mg/L，富集聚磷菌；之后，在厌氧/好氧/缺氧/好氧条件下运行，控制缺氧环境中NO3 -浓度为30~40mg/L，增殖反硝化聚磷菌；最后，向***中加入戴尔福特菌属和假单胞菌属，使得反应器启动后，出水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
生物强化SBR脱氮除磷工艺生物强化与厌氧/好氧/缺氧/好氧反复耦合可有效脱氮除磷。***的稳定启动采用三阶段的培养方式，通过控制接种量和接种液与反应器体积比，有效增殖DPB，抑制聚糖菌。本启动方式共运行50d左右，相较于厌氧/好氧/缺氧的启动方法节省30d左右，节省30%左右的曝气时间。出水所含TN、TP浓度分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
具体实施方式
以下实施例中所用污水的原水COD质量浓度200~350 mg/L、NH4 +-N质量浓度30~60 mg/L、TP质量浓度3~7 mg/L。
以下实施例中聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌，按照以下步骤进行：取SBR反应器内厌氧段末期的活性污泥10mL放入装有90mL无菌水和玻璃珠的三角瓶中，使用震荡器将污泥充分摇匀打碎，打碎后的污泥溶液依次稀释10-1~10-8倍。用移液管分别移取0.2mL稀释后的菌液入直径为9cm的培养皿中，再倒入聚磷菌专性培养基10~15mL混合均匀，待培养基凝固后将培养皿倒置于培养箱中30℃恒温培养3d。挑取形态明显的菌落于培养基中进行划线分离。筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属。
所述聚磷菌专性培养基化学成分按质量百分比为：CH3COONa·3H2O3680mg/L；Na2HPO4·2H2O28.73mg/L；NH4Cl57.27mg/L；MgSO4·7H2O131.82mg/L；K2SO426.74mg/L；CaCl2·2H2O17.2mg/L；琼脂15000mg/L；HEPES缓冲溶剂12000mg/L；微量元素溶液2mL/L。
所述微量元素溶液按以下方法配置：1L蒸馏水中加入FeSO4·7H2O5g；CoCl2·6H2O50mg；H3BO350mg；(NH4)6Mo7O24·4H2O1.1g；CuSO4·5H2O1.6g；KI10mg；MnCl2·4H2O4g；EDTA50g，搅拌摇匀。
实施例1
将SBR***在厌氧/好氧工况下运行，瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气3h，沉淀1h，排水静置1.5h。好氧阶段水中DO浓度保持在2~4mg/L，厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，控制水温度20~25℃，调整pH值为7～8。运行20d。氨氮去除率达到90%， TP的去除率达到70%；
改变***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段水中DO浓度、水温维持不变，不定期排泥，污泥浓度为4000~5000mg/L。运行7d。氨氮去除率达到70%， TP的去除率达到66%。
从反应器的活性污泥中，利用聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌。将筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属按照4:1的比例复配，接种量为7%，接种液与反应器体积比为35%。***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段DO浓度、水温维持不变。运行7d。其除磷率可达85%，脱氮率为85%。若接种量为10%，其他条件不变。其除磷、脱氮率变化不明显。
经检测，出水所含TN、TP浓度分别为：7.5mg/L、0.5mg/L。出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
 
实施例2
将SBR***在厌氧/好氧工况下运行，瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气3h，沉淀1h，排水静置1.5h。好氧阶段水中DO浓度保持在2~4mg/L，厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，控制水温度20~25℃，调整pH值为7～8。运行30d。氨氮去除率达到99%， TP的去除率达到80%。改变***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段水中DO浓度、水温维持不变，不定期排泥，污泥浓度为4000~5000mg/L。运行10d。氨氮去除率达到88%， TP的去除率达到80%。从反应器的活性污泥中，利用聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌。将筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属按照2:1的比例复配，接种量为7%，接种液与反应器体积比为35%。***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段DO浓度、水温维持不变。运行10d。其除磷率可达96%，脱氮率为91%。若接种量为10%，其他条件不变。其除磷、脱氮率变化不明显。
经检测，出水所含TN、TP浓度分别为：4.5mg/L、0.2mg/L。出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
 
实施例3
将SBR***在厌氧/好氧工况下运行，瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气3h，沉淀1h，排水静置1.5h。好氧阶段水中DO浓度保持在2~4mg/L，厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，控制水温度20~25℃，调整pH值为7～8。运行25d。氨氮去除率达到95%， TP的去除率达到78%。
改变***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段水中DO浓度、水温维持不变，不定期排泥，污泥浓度为4000~5000mg/L。运行8d。氨氮去除率达到85%， TP的去除率达到80%。
将筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属按照1:4的比例复配，接种量为7%，接种液与反应器体积比为35%。***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h。好氧、厌氧阶段DO浓度、水温维持不变。运行8d。其除磷率可达90%，脱氮率为90%。
经检测，出水所含TN、TP浓度分别为：5mg/L、0.5mg/L。出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。 

Claims (5)

1.一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法，其特征在于使用序批式反应器SBR，按照以下步骤进行：
（1）将SBR***在厌氧/好氧交替条件下运行，驯化富集聚磷菌，使其好氧吸磷，厌氧释磷，通过排泥去除水中的磷酸盐；
具体为：将SBR***在厌氧/好氧工况下运行，瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气3h，沉淀1h，排水静置1.5h；厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，好氧阶段水中DO浓度保持在2~4mg/L，厌氧阶段水中DO浓度小于0.2mg/L，控制水温度20~25℃，调整pH值为7～8，运行20~30d，氨氮去除率达到90%~99%， TP的去除率达到70%~80%，聚磷菌得到富集；
（2）改变***运行方式，富集反硝化聚磷菌增加缺氧段，缩短曝气时间，反硝化聚磷菌利用胞内碳源并以硝氮/亚硝氮为电子受体吸磷；
具体为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h，好氧、厌氧阶段水中DO浓度、水温与步骤（1）相同，控制缺氧环境中NO3 -浓度为30~40mg/L，不定期排泥，污泥浓度为4000~5000mg/L；运行7~10d，氨氮去除率达到70%~88%， TP的去除率达到66%~80%，有效增殖反硝化聚磷菌，抑制好氧聚磷菌和反硝化菌的生长；
（3）向反应器加入复合菌剂，使生物强化与厌氧/好氧/缺氧/好氧反复耦合，有效增殖DPB，抑制聚糖菌，缩短反应器启动时间，提高出水效果，
具体为：从反应器的活性污泥中，利用聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌，即戴尔福特菌属和假单胞菌属，将筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属按体积比（0.25~4）：1的比例复配，接种量按体积比为7~10%，接种液与反应器体积比为35%；***运行方式为：瞬时进水5min，厌氧搅拌2.5h，好氧连续曝气1.5h，缺氧搅拌1.5h，好氧曝气0.5h，沉淀1h，排水闲置1h；好氧、厌氧阶段DO浓度、水温与步骤1相同，运行7~10d，其除磷率可达90%~96%，脱氮率为85~91%，经检测出水《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
2.根据权利要求1所述的一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法，其特征在于所述方法适用于中低浓度小城镇污水处理，即原水COD质量浓度200~350 mg/L、NH4 +-N质量浓度30~60 mg/L、TP质量浓度3~7 mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种同步脱氮除磷SBR快速启动方法，其特征在于所述聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌的方法，按照以下步骤进行：取SBR反应器内厌氧段末期的活性污泥10mL放入装有90mL无菌水和玻璃珠的三角瓶中，使用震荡器将污泥充分摇匀打碎，打碎后的污泥溶液依次稀释10-1~10-8倍，用移液管分别移取0.2mL稀释后的菌液入直径为9cm的培养皿中，再倒入聚磷菌专性培养基10~15mL混合均匀，待培养基凝固后将培养皿倒置于培养箱中30℃恒温培养3d，挑取形态明显的菌落于培养基中进行划线分离，筛选出的戴尔福特菌属和假单胞菌属。
4.根据权利要求3所述的聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌的方法，其特征在于所述聚磷菌专性培养基化学成分按质量百分比为：CH3COONa·3H2O3680mg/L；Na2HPO4·2H2O28.73mg/L；NH4Cl57.27mg/L；MgSO4·7H2O131.82mg/L；K2SO426.74mg/L；CaCl2·2H2O17.2mg/L；琼脂15000mg/L；HEPES缓冲溶剂12000mg/L；微量元素溶液2mL/L。
5.根据权利要求4所述的聚磷菌专性培养基分离筛选出反硝化聚磷菌的方法，其特征在于所述微量元素溶液按以下方法配置：1L蒸馏水中加入FeSO4·7H2O5g；CoCl2·6H2O50mg；H3BO350mg；(NH4)6Mo7O24·4H2O1.1g；CuSO4·5H2O1.6g；KI10mg；MnCl2·4H2O4g；EDTA50g，搅拌摇匀。
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