申请日2013.08.14
公开(公告)日2015.01.21
IPC分类号C02F3/02
摘要
一种MBR反应器自养脱氮工艺的快速启动方法及利用其同步去除生活污水中碳氮的方法，它属于污水处理领域，本发明是要解决现有的自养脱氮工艺启动时间长的技术问题。启动方法：MBR反应器内接种普通活性污泥，在限氧条件下，逐渐缩短水力停留时间，富集好氧氨氧化菌;之后进一步降低DO及HRT，诱导富集厌氧氨氧化菌，完成启动;在室温条件下利用城市污水厂普通活性污泥经66天即可启动。同步去除生活污水中碳氮的方法为：加大曝气量，增大HRT，逐步引入生活污水，实现生活污水中碳氮的同步去除。本法的COD去除率达到80%以上，同时总氮去除负荷达到0.9kg/m3/d以上，该自养脱氮方法可用于在生活污水处理领域。
权利要求书
1.一种MBR反应器自养脱氮工艺的快速启动方法，其特征在于该方法按以下步骤进 行：
一、将人工配水通入MBR反应器内，然后将普通活性污泥接种于MBR反应器内，接种 后反应器内普通活性污泥浓度为3.5～4.5g/L;其中人工配水中氨氮浓度为80～95mg/L，pH 为7.5～8.0，人工配水的温度为23～27℃;其中所述的普通活性污泥中含有氨氧化菌、硝化菌、 反硝化菌和异养菌;
二、在MBR反应器内溶解氧浓度为0.2～0.4mg/L的条件下运行,首先控制水力停留时间为 8～8.5h运行5～6天，接着将水力停留时间降至5～5.5h运行10～15天，再将水力停留时间降至 3～3.5h运行，同时检测出水的亚氮积累率，当出水的亚氮积累率达到99%时开始计起，再运 行15天，完成好氧氨氧化菌的富集;
三、在MBR反应器内溶解氧浓度为0.1mg/L≤DO<0.2mg/L的条件下继续运行，水力停 留时间为1.8～2.2h，同时检测反应器的总氮去除负荷，当总氮去除负荷达到0.1kg/m3/d时， 完成厌氧氨氧化菌的富集，即MBR反应器的自养脱氮工艺启动成功。
2.根据权利要求1所述的一种MBR反应器自养脱氮工艺的快速启动方法，其特征在 于步骤一中所述的MBR反应器由水箱(1)、水泵(2)、曝气池(3)、真空泵(4)、气泵 (5)、气体流量计(6)、搅拌器(7)、在线溶解氧测定仪(8)、在线pH监测仪器(9)组 成，曝气池(3)的外壁设置水浴套(3-2)，膜组件(3-1)设置在曝气池(3)内、曝气池 (3)的底部设置有曝气环(3-3)，在曝气池(3)的侧壁下部设置有排泥口(3-4);水箱(1) 通过水泵(2)与曝气池(3)连通，真空泵(4)与膜组件(3-1)连通，气泵(5)与曝气 环(3-3)连接，在气泵(5)与曝气环(3-3)之间的管路上设置气体流量计(6)，搅拌器 (7)的搅拌桨、在线溶解氧测定仪(8)的探测头、在线pH监测仪器(9)的探测头均 设置在曝气池(3)内。
3.利用权利要求1已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳氮的方法， 其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、在权利要求1已经启动自养脱氮的MBR反应器的人工配水中加入生活污水作为进 水，其中生活污水占进水的体积百分比为20%～30%，在温度为24～28℃、pH为7.2～7.6、DO 为0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行8～10天;其中人工配水中氨氮浓度 为80～95mg/L，pH为7.5～8.0，人工配水的温度为23～27℃;
二、将生活污水占进水的体积百分比提高为45%～55%，继续在温度为24～28℃、pH为 7.2～7.6、DO为0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行8～10天;
三、将生活污水作为MBR反应器的全部进水，在温度为24～28℃、pH为7.2～7.6、DO为 0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行，完成生活污水的处理。
4.根据权利要求3利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳氮的 方法，其特征在于步骤一中所述的配水的氨氮浓度为90mg/L。
5.根据权利要求3利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳氮的 方法，其特征在于步骤一中所述的配水的氨氮浓度为93mg/L。
6.根据权利要求3、4或5利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳 氮的方法，其特征在于步骤一中生活污水占进水的体积百分比为25%。
7.根据权利要求3、4或5利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳 氮的方法，其特征在于步骤二中将生活污水占进水的体积百分比提高为50%。
8.根据权利要求3、4或5利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳 氮的方法，其特征在于步骤三中的运行条件为：温度为25～27℃、pH为7.3～7.5、DO为 0.35～0.45mg/L、水力停留时间为2.7～2.9h。
说明书
一种MBR反应器自养脱氮工艺的快速启动方法及利用其同步去除生活污水中碳氮的方法
技术领域
本发明属于城市污水处理与再生领域，具体涉及基于常温MBR自养脱氮工艺的生活 污水同步去除碳氮的方法。
背景技术
自养脱氮工艺是一种新型生物脱氮工艺，可在单一反应器内完成脱氮，无需外加碳源， 节省曝气，是目前最经济有效的脱氮途径之一。然而，自养脱氮工艺中的功能微生物好氧 氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(anammox)均属于自养菌，生长缓慢难以富集， 从而导致反应器启动时间长，总氮去除负荷低，例如北京工业大学硕士论文《高温高氨氮 CANON工艺研究及应用初探》，反应器启动时间长达114天。MBR反应器可以将微生 物截留在反应器内，在一定程度上解决自养菌生长缓慢的难题。
自养脱氮工艺一般应用于高温高氨氮废水的处理，对于常温生活污水目前还无成功实 例。然而，环保部公布的《2012年中国环境状况公报》显示，生活污水中的COD和氨氮 占据了全部废水排放量的一半以上，因此，生活污水中碳氮的去除成为亟待解决的问题。 将MBR自养脱氮工艺应用于生活污水的处理，可以在消耗较低能源及基建费用的条件下 同时去除COD和氨氮，有效降低城市污水厂处理负荷，改善出水水质，目前尚无该方面 的报导。
发明内容
本发明是要解决现有的自养脱氮工艺启动时间长的技术问题，而提供一种MBR反应 器自养脱氮工艺的快速启动方法，进而提供利用已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去 除生活污水中碳氮的方法。
本发明的一种MBR反应器自养脱氮工艺的快速启动方法按以下步骤进行：
一、将人工配水通入MBR反应器内，然后将普通活性污泥接种于MBR反应器内，接种 后反应器内普通活性污泥浓度为3.5～4.5g/L;其中人工配水中氨氮浓度为80～95mg/L，pH 为7.5～8.0，人工配水的温度为23～27℃;
二、在MBR反应器内溶解氧浓度(DO)为0.2～0.4mg/L的条件下运行,首先控制水力停 留时间(HRT)为8～8.5h运行5～6天，接着将水力停留时间(HRT)降至5～5.5h运行10～15 天，再将水力停留时间(HRT)降至3～3.5h运行，同时检测出水的亚氮积累率，当出水的 亚氮积累率达到99%时开始计起，再运行15天，完成好氧氨氧化菌(AOB)的富集;
三、在MBR反应器内溶解氧浓度(DO)为0.1mg/L≤DO<0.2mg/L的条件下继续运行， 水力停留时间为1.8～2.2h，同时检测膜生物反应器的总氮去除负荷，当总氮去除负荷达到0.1 kg/m3/d时，完成厌氧氨氧化菌(anammox)的富集，即MBR反应器的自养脱氮工艺启动成 功。
步骤一中所述的普通活性污泥中主要含有氨氧化菌、硝化菌、反硝化菌和异养菌;
步骤二中所述的亚氮积累率的定义为：亚氮积累率(%)=亚氮×100/(亚氮+硝氮);
步骤三中所述的总氮去除负荷的定义为：总氮去除负荷=(进水总氮-出水总氮)×进 水流量×24/(反应器体积×1000);其中进水总氮的单位为mg/L;出水总氮的单位为mg/L; 进水流量的单位为L/h;反应器体积的单位为L;24表示的意义为一天24个小时;
利用本发明的方法，以城市污水厂普通污泥为种泥，普通活性污泥来源广泛，易于获 取，无需加热，在室温条件下，MBR反应器的自养脱氮工艺经66天即可快速启动，速度快 而且节约能源。
利用上述已经启动自养脱氮的MBR反应器同步去除生活污水中碳氮的方法按以下步 骤进行：
一、在已经启动自养脱氮的MBR反应器的人工配水中加入生活污水作为进水，其中生 活污水占进水的体积百分比为20%～30%，在温度为24～28℃、pH为7.2～7.6、DO为 0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行8～10天;
二、将生活污水占进水的体积百分比提高为45%～55%，继续在温度为24～28℃、pH为 7.2～7.6、DO为0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行8～10天;
三、将生活污水作为MBR反应器的全部进水，在温度为24～28℃、pH为7.2～7.6、DO为 0.3～0.5mg/L、水力停留时间为2.5～3.0h的条件下运行，完成生活污水的处理。
其中步骤一中所述的其中人工配水中氨氮浓度为80～95mg/L，pH为7.5～8.0，人工配水 的温度为23～27℃，接近拟处理的生活污水氨氮浓度。
本发明将自养脱氮工艺应用于实际生活污水的处理，解决了自养脱氮工艺难以处理常 温低氨氮废水的难题，本方法在常温下通过调节DO及HRT启动自养脱氮工艺，无需改变进 水水质，适宜于实际工程的应用。利用本方法处理的生活污水，其COD去除率达到80%以 上，同时总氮去除负荷达到0.9kg/m3/d以上，成功实现生活污水中碳氮的同步去除。此外， 本发明将MBR反应器应用在全程自养脱氮工艺的研究上，解决了自养污泥生长缓慢，处理 负荷低的难题，同时反应器最终的总氮去除负荷达到0.94kg/m3/d，这个在同类反应器中算 是比较高的，促进了自养脱氮工艺在生活污水方面的应用。