申请日2015.12.28
公开(公告)日2017.10.13
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30; C02F3/34
摘要
一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，它涉及污水自养脱氮、反硝化以及膜过滤工艺。它要解决现有的低碳源污水中氮的去除率低、多种污染物难以同步高效去除的技术问题。本方法：在膜生物反应器内接种回流污泥，首先通过膜组件的过滤作用实现固体悬浮物的去除;之后通过控制水力停留时间、搅拌速度及反冲洗周期，在膜丝表面形成厌氧微环境，富集厌氧氨氧化菌，同时在反应器内部供氧富集好氧氨氧化菌，实现总氮的去除;最后在进水中添加有机物质，诱导富集反硝化菌，实现有机物的去除，完成启动。在室温条件下利用城市污水厂回流污泥经86天即可成功启动，可实现低碳源废水中碳、氮及悬浮物的同步高效去除。
权利要求书
1.一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、建立膜生物反应器水处理系统，该系统包括进水蠕动泵(1)、膜生物反应器(2)、出水蠕动泵(3)和气泵(4)，膜生物反应器内设置搅拌器(2-1)、膜组件(2-2)、布气装置(2-3)、DO测定仪(2-4)、pH测定仪(2-5)和液位控制计(2-6);进水蠕动泵(1)与膜生物反应器(2)的进水口相连，出水蠕动泵与膜生物反应器内的膜组件(2-2)相连，气泵(4 )与膜生物反应器内的布气装置(2-3)相连;
二、开启进水蠕动泵将人工配水通入膜生物反应器内，然后将取自城市污水厂的回流活性污泥接种于膜生物反应器内，接种后反应器内活性污泥浓度为3.8～4.3g/L;其中人工配水中氨氮浓度为180～220mg/L，MgSO4、KH2PO4及CaCl2的浓度均为50～100mg/L;反应器内部的温度为23.5～27.5℃，pH为7.5～8.0;
三、开启搅拌器，搅拌速度为60～100r/min;开启出水蠕动泵抽吸膜组件，通过膜过滤作用去除悬浮物;调节出水蠕动泵转速控制出水流量，使水力停留时间保持在5.0～7.5h;开启气泵，使膜生物反应器在高溶解氧DO1条件下运行10～20天，其中DO1为0.2～0.4mg/L，然后反冲洗;再使溶解氧浓度降低至DO2运行10～20天，其中DO2=(50%～70%)DO1，然后反冲洗;再重复高溶解氧DO1条件下运行、反冲洗、低溶液氧DO2条件下运行、反冲洗的操作，同时检测膜生物反应器的总氮去除率和浊度去除率，至总氮去除率达到80%以上，且浊度去除率维持在95%以上后继续运行15天，完成好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的富集;
四、向人工配水中添加有机物调节进水COD为50～200mg/L，并在溶解氧浓度为0.1～0.3mg/L、出水流量为0.20～0.35L/h、水力停留时间为6.0～8.0h、温度为23.5～27.5℃的条件下继续运行，当膜出水流量小于0.20L/h对膜组件进行反冲洗;反冲洗之后继续在上述条件下运行，当膜出水流量小于0.20L/h对膜组件进行反冲洗;如此反复进行，同时检测反应器的COD去除率、总氮去除率和浊度去除率，至COD去除率达到85%以上，且总氮去除率维持在90%以上、浊度去除率在95%以上，即完成反硝化菌的诱导，利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺启动成功。
2.根据权利要求1所述的一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，其特征在于步骤三中所述的人工配水的氨氮浓度为215mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，其特征在于步骤四中进水碳氮比为0.8：1。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，其特征在于步骤四中进水碳氮比为1：1。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，其特征在于步骤三和步骤四中所述的反冲洗方法为气水结合反冲洗，具体操作步骤为：首先关闭搅拌器(2-1)、进水蠕动泵(1)、出水蠕动泵(3)及气泵(4)，静置1h;之后将出水蠕动泵(3)反转，将出水导入膜组件(2-2)的膜丝内部反冲5min;最后将出水管放置空气中，将空气导入膜丝内部反冲5min，当膜丝表面不再附着有污泥，且出水流量达到0.20～0.35L/h后，反冲洗完成。
说明书
一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法
技术领域
本发明属于污水处理与再生领域，具体涉及污水自养脱氮、反硝化以及膜过滤工艺。
背景技术
随着工业的发展和人们生活水平的提高，低碳源废水的排放量越来越多。低碳源废水难以达到传统脱氮工艺中反硝化对有机碳源的需求，导致脱氮效率低下。另一方面，面对能源危机、水资源紧缺等问题，污水资源化利用已经成为社会发展的趋势。因此对于含有较高有机碳源的废水，更趋于将其中的有机物通过厌氧发酵转化为能源性气体甲烷进行利用。这样的处理方式并不能去除氮素，因此经过厌氧预处理的出水成为含有较低有机物和较高氮素的低碳氮比(C/N比)废水。综上，无论是一些废水中有机碳源的客观缺乏，还是厌氧产能对有机碳源的进一步消耗，低碳源都将是今后污水脱氮所面临的困境。
低碳源污水中的主要污染物为有机物(以COD表示)、氨氮及悬浮物(以浊度表示)。目前研究一般认为适合采用自养脱氮工艺进行处理，然而该工艺仅能实现最大89%的总氮去除率，且不能同步去除COD，同时普通生物池也难以实现悬浮物的去除。
发明内容
本发明是要解决现有的低碳源废水中氮的去除率低、多种污染物难以同步高效去除的技术问题，而提供一种利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法。
本发明的利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺的启动方法，按以下步骤进行：
一、建立膜生物反应器水处理系统，该系统包括进水蠕动泵、膜生物反应器、出水蠕动泵和气泵，膜生物反应器内设置搅拌器、膜组件、布气装置、DO测定仪、pH测定仪和液位控制计，进水蠕动泵与膜生物反应器的进水口相连，出水蠕动泵与膜生物反应器内的膜组件相连，气泵4 与膜生物反应器内的布气装置相连;
二、开启进水蠕动泵将人工配水通入膜生物反应器内，然后将取自城市污水厂的回流活性污泥接种于膜生物反应器内，接种后反应器内活性污泥浓度为3.8～4.3g/L;其中人工配水中氨氮浓度为180～220mg/L，MgSO4、KH2PO4及CaCl2的浓度均为50～100mg/L;反应器内部的温度为23.5～27.5℃，pH为7.5～8.0;
三、开启搅拌器，搅拌速度为60～100r/min;开启出水蠕动泵抽吸膜组件，通过膜过滤作用去除悬浮物;调节出水蠕动泵转速控制出水流量，使水力停留时间保持在5.0～7.5h;开启气泵，使膜生物反应器在高溶解氧DO1条件下运行10～20天，其中DO1为0.2～0.4mg/L，然后反冲洗;再使溶解氧浓度降低至DO2运行10～20天，其中DO2=(50%～70%)DO1，然后反冲洗;再重复高溶解氧DO1条件下运行、反冲洗、低溶液氧DO2条件下运行、反冲洗的操作，同时检测膜生物反应器的总氮去除率和浊度去除率，至总氮去除率达到80%以上，且浊度去除率维持在95%以上后继续运行15天，完成好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的富集;
四、向人工配水中添加有机物调节进水COD为50～200mg/L，并在溶解氧浓度为0.1～0.3mg/L、出水流量为0.20～0.35L/h、水力停留时间为6.0～8.0h、温度为23.5～27.5℃的条件下继续运行，当膜出水流量小于0.20L/h对膜组件进行反冲洗;反冲洗之后继续在上述条件下运行，当膜出水流量小于0.20L/h对膜组件进行反冲洗;如此反复进行，同时检测反应器的COD去除率、总氮去除率和浊度去除率，至COD去除率达到85%以上，且总氮去除率维持在90%以上、浊度去除率在95%以上，即完成反硝化菌的诱导，利用膜生物反应器同步去除低碳源废水中碳、氮和悬浮物的工艺启动成功。
利用本发明的方法，以城市污水厂的回流污泥为种泥，回流污泥来源广泛，易于获取，无需加热，在室温条件下，利用城市污水厂回流污泥经86天即可成功启动同步去除碳氮及浊度的工艺，速度快而且节约能源。本发明中的膜生物反应器，连续抽吸作用可使污泥附着在膜丝表面形成生物膜，在膜丝之间形成颗粒污泥，反冲洗之后将生物膜和颗粒污泥冲洗进反应器内部。主体反应器内为活性污泥，因而形成了活性污泥、颗粒污泥及生物膜三种污泥相共存的系统。进而有利于好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等多种微生物的共存，可同步降低COD和总氮，实现对多种污染物的同步去除。此外，膜生物反应器的膜过滤作用可以实现悬浮物的高效去除，解决了三种污染物难以同步去除的难题。本方法在常温下通过控制进出水流量，搅拌速度，水力停留时间及反冲洗周期等，在常温下实现低碳源废水中多种污染物的同步去除。利用本方法处理的低碳源废水，其COD去除率达到85%以上，同时总氮去除率达到90%以上，浊度去除率达到95%以上，这是在已报导的其他反应器种没有实现过的。此外，本发明在单一反应器内实现了多种污染物的同步去除，节省了反应器个数，省去了二沉池，因而节省了占地面积，节约了基建投资及运行管理费用，对污水厂的节能降耗是有利的。膜生物反应器结构简单，方便现有污水厂在原有曝气池基础上的升级改造。本发明对于低碳源废水的高效低耗处理具有重要意义。