申请日2016.09.30
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F3/12; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，属于废水处理技术领域。本发明采用青霉素废水对活性污泥进行初步培养、驯化，将驯化后的污泥作为接种污泥接种于MBBR反应器中，并进行曝气;曝气结束后，将接种污泥排出，以连续流方式向MBBR中泵入青霉素废水;之后泵入待处理青霉素废水，通过调控使出水水质稳定后，逐步提高进水负荷。本发明通过接种经青霉素驯化的活性污泥来强化微生物的成膜及耐青霉素能力，加快了系统的启动速度，并能够维持系统的高效运转，可以有效解决青霉素废水生物膜处理工艺挂膜困难、启动周期较长、处理效率不高的问题，且与现有MBBR相比，有效提高了MBBR的挂膜速率、处理效能和微生物活性。
权利要求书
1.一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：首先采用自配青霉素废水对活性污泥进行初步培养、驯化，将驯化后的污泥作为接种污泥接种于MBBR反应器中，并进行曝气;曝气结束后，将接种污泥排出，以连续流方式向MBBR反应器中泵入自配青霉素废水;之后泵入待处理青霉素废水，通过调控使出水水质稳定，最后提高进水负荷，即完成MBBR处理系统的启动过程。
2.根据权利要求1所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于，其具体步骤如下：
(1)根据待处理青霉素废水水质特征，自配青霉素废水，并采用该自配青霉素废水对取自污水处理厂曝气池的活性污泥进行曝气驯化3～5天，以提高活性污泥中耐青霉素微生物的丰度;
(2)在MBBR中加入悬浮填料，将驯化后的污泥作为接种污泥投入MBBR反应器中，并进行曝气24～48h;
(3)曝气结束后，将接种污泥排出，并开始向MBBR反应器中连续泵入自配青霉素废水，出水溢流;
(4)待悬浮填料有薄膜粘附，表面颜色出现变化时，向MBBR反应器内泵入待处理青霉素废水;
(5)通过调控保持pH范围为7.0～7.8，温度范围为20～30℃，溶解氧范围为2～6mg/L，使MBBR可稳定处理青霉素废水后，逐步提高进水负荷，同时以25～50%的比例提高气水比，使溶解氧浓度维持在2mg/L以上。
3.根据权利要求2所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述自配青霉素废水以青霉素、葡萄糖为有机碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷源，碳酸氢钠作为pH缓冲盐，并加入少量营养元素浓缩液，其中自配青霉素废水中青霉素的浓度为0.02～0.50g/L，葡萄糖的浓度为0～0.5g/L，氯化铵的浓度为0.04～0.80g/L，磷酸二氢钾浓度为0.02～0.10g/L，碳酸氢钠的浓度为0.20～2.70g/L，营养元素浓缩液的浓度为0.5～3ml/L。
4.根据权利要求3所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述的营养元素浓缩液由如下质量浓度的组分组成：FeCl3·6H2O 1.5～8g/L、H3BO3 0.15～0.8g/L、CuSO4·5H2O 0.03～0.18g/L、KI 0.18～1.08g/L、MnCl2·4H2O 0.12～0.72g/L、CaCl2·2H2O11～66g/L、Na2MoO4·2H2O 0.06～0.36g/L、ZnSO4·7H2O 0.12～0.72g/L、CoCl2·6H2O 0.15～0.8g/L、MgSO4·7H2O 25～150g/L、EDTA4Na 10～60g/L。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述步骤(2)中加入的悬浮填料采用聚丙烯填料或聚乙烯填料。
6.根据权利要求5所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述MBBR反应器中填料的填充比为30%～60%，填料密度为0.9～1.0g/cm3。
7.根据权利要求5所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述步骤(2)中将驯化后的接种污泥稀释至1～3g/L后再接种于MBBR反应器中。
8.根据权利要求7所述的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其特征在于：所述步骤(5)中当MBBR可稳定处理青霉素废水后，以每次增加50～100%的幅度逐步提高进水负荷。
说明书
一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法。
背景技术
青霉素废水是目前处理难度较高的一类废水，由于工艺效率较低等原因，导致其废水中存在过量的氮素和残留的青霉素及其副产物，具有高氨氮、高毒性的特点。这类废水若未经处理直接排放或未达标排放，则势必会影响受纳水体的水质，破坏生态平衡。物化处理法因存在运行费用高、二次污染严重等缺点，一般只用作青霉素废水处理的辅助手段，而由于生物处理法能有效克服以上缺点，降低投资和成本，是目前青霉素废水处理的主要手段。
生物处理法分为活性污泥法及生物膜法，生物膜法是通过将微生物固着于特定载体或填料上来减少微生物的流失。相对于活性污泥法，生物膜法形成的微生物菌群结构更加复杂稳定，因此对青霉素废水的处理效能及稳定性更高。其中，移动床生物膜反应器(MBBR)是一种新型高效低能耗的生物废水处理装置，其结合了生物接触氧化和生物流化床的优点，在提高系统生物量的同时，增强了污染物与微生物的接触，克服了固定床生物膜法需进行定期反冲洗、更换曝气器等复杂操作的问题。
MBBR系统高效运行的关键在于悬浮填料的迅速挂膜，即如何快速高效的构建生物膜处理体系，使特定功能微生物成膜并快速、稳定附着于载体或填料上。目前MBBR系统主要采用梯级驯化的方式逐步挂膜，即通过接种普通活性污泥，在低负荷下进行挂膜，然后逐步提高负荷，完成挂膜启动。但由于青霉素废水对微生物有毒害作用，采用接种普通污泥的方式进行挂膜往往需要较长的时间，成膜周期相对较长，系统挂膜的启动缓慢且不稳定。此外，即使挂膜成功后，随着青霉素浓度提升，处理系统仍可能由于耐青霉素能力不足而出现生物膜增长困难、填料或载体脱膜等问题，从而使功能微生物逐渐流失，导致处理效能下降，MBBR工艺无法正常运行。因此，研究出一种青霉素废水MBBR处理系统的快速、稳定启动方法就具有重大意义。
经检索，关于提高移动床生物膜反应器内挂膜速率的专利报道已有相关公开。如，中国专利申请号为201610119400.3的发明专利公开了一种移动床生物膜反应器中载体填料的挂膜方法，该申请案包括以下步骤：(1)向装有载体填料的移动床生物膜反应器中加入活性污泥和离交废水，然后进行连续曝气处理1-2天;(2)对移动床生物膜反应器同时进行排水和补充离交废水，进行动态培养，并回流活性污泥，维持反应池中的pH在7.0-7.5，在动态培养的同时，保持曝气状态，直到挂膜完成。该申请案在一定程度上能够提高MBBR处理系统的挂膜速率，缩短挂膜周期，但该申请案回流污泥中的微生物会与填料上的微生物竞争离交废水中营养成分，从而会减缓填料上微生物的生长，使挂膜周期增长，且该申请案需通过泵回流活性污泥，耗能相对较高，操作相对繁琐。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的是为了克服现有青霉素废水生物膜处理工艺存在的挂膜困难、启动周期相对较长、填料或载体易脱膜、处理效率不高等问题，提供了一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，给出了用于驯化活性污泥的自配青霉素废水的成分和详细的挂膜步骤。本发明通过接种青霉素活性污泥能够强化微生物的成膜及耐青霉素能力，加快系统的启动速度，并维持系统的高效运转，可以有效解决青霉素废水生物膜处理工艺挂膜困难、启动周期较长、处理效率不高的问题，拓宽了青霉素废水生化处理技术的手段。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，首先采用自配青霉素废水对活性污泥进行初步培养、驯化，将驯化后的污泥作为接种污泥接种于MBBR反应器中，并进行曝气;曝气结束后，将接种污泥排出，以减少挂模型微生物的竞争压力;然后以连续流方式向MBBR反应器中泵入自配青霉素废水;之后泵入待处理青霉素废水，通过调控使出水水质稳定，最后提高进水负荷，即完成MBBR处理系统的启动过程。
更进一步的，本发明的青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其具体步骤如下：
(1)根据待处理青霉素废水水质特征，自配青霉素废水，并采用该自配青霉素废水对取自污水处理厂曝气池的活性污泥进行曝气驯化3～5d，以提高活性污泥中耐青霉素微生物的丰度;
(2)在MBBR中加入悬浮填料，将驯化后的污泥作为接种污泥投入MBBR反应器中，并进行曝气24～48h;
(3)曝气结束后，将接种污泥排出，并开始向MBBR反应器中连续泵入自配青霉素废水，出水溢流;
(4)待悬浮填料有薄膜粘附，表面颜色出现变化时，向MBBR反应器内泵入待处理青霉素废水;
(5)通过调控保持pH范围为7.0～7.8，温度范围为20～30℃，溶解氧范围为2～6mg/L，使MBBR可稳定处理青霉素废水后，逐步提高进水负荷，同时增大曝气量使溶解氧浓度维持在2mg/L以上。
更进一步的，所述自配青霉素废水以青霉素、葡萄糖为有机碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷源，碳酸氢钠作为pH缓冲盐，并加入少量营养元素浓缩液，其中自配青霉素废水中青霉素的浓度为0.02～0.50g/L，葡萄糖的浓度为0～0.5g/L，氯化铵的浓度为0.04～0.80g/L，磷酸二氢钾浓度为0.02～0.10g/L，碳酸氢钠的浓度为0.20～2.70g/L，营养元素浓缩液的浓度为0.5～3ml/L。
更进一步的，所述的营养元素浓缩液由如下质量浓度的组分组成：FeCl3·6H2O1.5～8g/L、H3BO3 0.15～0.8g/L、CuSO4·5H2O 0.03～0.18g/L、KI 0.18～1.08g/L、MnCl2·4H2O 0.12～0.72g/L、CaCl2·2H2O 11～66g/L、Na2MoO4·2H2O 0.06～0.36g/L、ZnSO4·7H2O0.12～0.72g/L、CoCl2·6H2O 0.15～0.8g/L、MgSO4·7H2O 25～150g/L、EDTA4Na 10～60g/L。
更进一步的，所述步骤(2)中加入的悬浮填料采用聚丙烯填料或聚乙烯填料。
更进一步的，所述MBBR反应器中填料的填充比为30%～60%，填料密度为0.9～1.0g/cm3。
更进一步的，所述步骤(2)中将驯化后的接种污泥稀释至1～3g/L后再接种于MBBR反应器中。
更进一步的，所述步骤(5)中当MBBR可稳定处理青霉素废水后，以每次增加50～100%的幅度逐步提高进水负荷。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，其首先利用自配青霉素废水对活性污泥进行驯化培养，驯化后的活性污泥中耐青霉素微生物丰度比例较高，从而保证后续MBBR系统的启动过程不易受青霉素毒害作用的影响。同时，本发明以上述采用青霉素废水驯化后的活性污泥作为接种污泥，从而可使MBBR处理系统直接在青霉素浓度20～500mg/L条件下进行启动，进而缩短启动时间，并且也可提高MBBR在启动过程中的处理效能，保证对青霉素废水的处理效率及效果。
(2)本发明的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，将接种污泥排出后以连续流方式向MBBR反应器中泵入自配青霉素废水，并向自配青霉素废水中添加含钙镁等离子的营养元素浓缩液，从而可以减少瞬时冲击的影响，同时促进挂膜型微生物生长占据优势并使其更加牢固地附着于填料表面，有效解决了现有MBBR处理系统挂膜不稳定，处理过程中填料或载体易脱膜的问题。
(3)本发明的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，使MBBR可稳定处理青霉素废水后，逐步提高进水负荷，并增大曝气量，以方便生物膜新旧替换，进一步使生物膜的群落结构及多样性达到稳定，同时保证生物膜微生物的活性。
(4)本发明的一种青霉素废水MBBR处理系统的启动方法，通过排出接种污泥、投加营养元素浓缩液以及以连续流方式进水的共同作用对填料进行挂膜，并对自配青霉素废水与营养元素浓缩液的组分及配比，以及整体挂膜工艺流程进行优化设计，从而可以显著提高MBBR系统的启动速率，保证挂膜的稳定性以及对青霉素废水的处理效果。同时，采用本发明所述方法进行MBBR处理系统的启动，能够有效拓宽现有MBBR工艺的应用范围并缩短调试周期，步骤简单，易于操作，具有广泛的实用性，是一种适用于多种抗生素废水MBBR处理系统的启动方法。