一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法技术

本发明专利技术提供了一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法，本发明专利技术方法一体式淹没式生物滤池(SBAF反应器)中利用单级硝化、反硝化来处理氨氮废水，包括步骤，污泥接种、污泥挂膜、系统启动、稳定运行，在污泥接种时控制选择符合微生物群落分布的污泥，在系统启动过程中，以一体式淹没式生物滤池(SBAF反应器)中的污泥中微生物群落分布作为系统启动成功的标志，在输入待处理高浓度氨氮废水处理期间使得好氧硝化菌和厌氧反硝化菌能够更稳定的符合上述微生物群落分布，系统的稳定性更好，使得稳定运行的时间更长，稳定运行期间无需更换污泥重新启动，连续运行的时间更长，能够至少达到250天以上，减少了更换污泥重新启动的频率。减少了更换污泥重新启动的频率。减少了更换污泥重新启动的频率。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法


[0001]本专利技术涉及废水处理领域，具体涉及一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法。

技术介绍

[0002]医药化工、化肥、石化、炼焦、冶炼、屠宰等行业是我国含氨氮废水排放的工业大户，其排放的氨氮废水具有C/N比例低的特点，属于较难处理的主要工业废水之一。采用传统硝化
‑
反硝化生物脱氮技术对这类废水进行处理时，具有宏观和微观上的技术经济瓶颈。
[0003]宏观层面上，硝化反硝化工艺是在两个独立反应器中运行，即为第一个反应器为硝化反应(如反应式1)，第二个反应器为反硝化反应(如反应式2)。其中，在第一个反应器中，硝化反应在好氧条件下，需要消耗大量溶解氧，供以实现氨氮全部转化为硝酸氮；且因为有氢离子产生，因此还需要消耗大量碱度来维持反应体系内的酸碱平衡；同时，好氧污泥的产量较大。因此，该阶段存在能耗和药耗大、剩余污泥产量高的技术问题。在第二反应器中，反硝化反应在厌氧条件下，需要消耗大量有机碳源和氢离子(这显然不适用于低C/N比的氨氮废水处理)，供以实现硝酸氮转化为氮气；且产物中有二氧化碳。因此，该阶段存在有机碳源药耗大、产生温室气体，不利于碳中碳达峰目标。
[0004][0005][0006]微观层面上，第一反应器内，硝化反应的主要功能菌为硝化细菌。该微生物属于自养型细菌，对环境因素较为敏感，如溶解氧浓度含量要>2mg/L，碱度要达到7.14g/g(硝化1gN计)，pH要在8.0～8.4(pH变化为硝化细菌影响非常大)，反应温度要在20～30℃，有机物浓度不能过高(硝化细菌是自养型细菌，较高有机物对其有增殖限制作用)，污泥龄在3d，以及重金属含量要很低。在第二反应器内，反硝化反应的主要功能菌为反硝化细菌。该微生物属于异养型细菌，为环境因素的要求与自养型硝化细菌存在显著差异，有机碳源需要很充足(BOD5/TKN>3～5，这显然不适用于低C/N比的氨氮废水处理)，pH值要求在6.5～7.5，溶解氧要求<0.5mg/L，反应温度要在20～40℃。因此为了维持两种细菌良好的生存活性与繁殖，必须要在两个不同的反应器内驯化和运行，这导致了硝化
‑
反硝化方法的工艺流程较长，基建投资和运行成本均较高。
[0007]目前也有研究单级自养脱氮的方法，在单级反应器中使功能菌好氧氨氧化菌、功能菌厌氧氨氧化菌实现脱氮性能，但是现有的方法，运行不稳定，最多在启动后稳定运行120～150天以上后，氨氮、总氮的去除率下降显著，然后不得不更新污泥重新启动。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种低碳氮比废水的生物脱氮处理
方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)将经空气曝气后的种泥接种至一体式淹没式生物滤池中，所述种泥中微生物的群落包括：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为10.68％～11.80％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为5.81％～6.41％，拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度为13.35％～14.75％，绿弯菌门(Chloroflexi)的丰度为16.64％～18.39％，广古菌门(Euryarchaeota)的丰度为1.10％～1.20％，厚壁菌门(Firmicutes)的丰度为14.77％～16.31％，芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的丰度为2.40％～2.65％，变形杆菌门(Proteobacteria)的丰度为24.20％～26.74％，以及疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度为1.91％～2.11％；
[0011](2)向一体式淹没式生物滤池中通入惰性气体进行生物挂膜，污泥颜色由黄褐色(PGB(115，74，18))变为黑褐色(PGB(41，36，33))停止惰性气体通入并静置后排出多余污泥；
[0012](3)向一体式淹没式生物滤池的反应体系中输入模拟氨氮废水同时微氧曝空气进行系统启动，控制反应体系中DO为0.6～0.8mg/L，pH值为6.7～8.0，水温控制在30.0～31.5℃范围内，水力停留时间控制为18～24h；所述模拟氨氮废水的参数包括pH 7.60～8.80，CODcr 0.0～16.0mg/L，NH
4+
‑
N 102.0～165.0mg/L，NO2‑
‑
N 0.0～7.0mg/L，NO3‑
‑
N 0.6～3.0mg/L，磷浓度为6.7～8.3mg/L，所述模拟氨氮废水中还含有钾、镁、钙、钠、铁、锰、铜、锌、钴元素，多批次输入模拟氨氮废水，当一体式淹没式生物滤池中活性污泥中的微生物群落符合以下条件时，系统启动成功；
[0013]所述一体式淹没式生物滤池中活性污泥中的微生物群落包括以下丰度的微生物(相对丰度大于％)：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为4.28％～4.45％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为1.18％～1.23％，拟杆菌门(Bactcroidetes)的丰度为21.90％～22.79％，绿菌门(Chlorobi)的丰度为4.32％～4.49％，绿弯菌门(Chloroflexi)的丰度为1.69％～1.76％，厚壁菌门(Firmicutes)的丰度为48.12％～50.08％，梭杆菌门(Fusobacteria)的丰度为2.04％～2.12％，芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的丰度为1.32％～1.37％，变形菌门(Proteobacteria)的丰度为11.70％～12.17％；
[0014](4)向步骤(3)中系统启动成功的一体式淹没式生物滤池中输入待处理高浓度氨氮废水，并稳定运行。
[0015]专利技术人在研究一体式淹没式生物滤池(SBAF反应器)中利用单级硝化、反硝化来处理氨氮废水的方法时，发现现有的一体式单级硝化、反硝化来处理氨氮废水的方法，在启动后，稳定运行时间短，最多在运行120～150天后，氨氮、总氮的去除率下降显著，然后不得不更新污泥重新启动。专利技术人经过研究发现，控制接种活性污泥中微生物的分布群落，并且在输入模拟氨氮废水启动期间，通过研究控制不同的启动成功的标志，发现以一体式淹没式生物滤池(SBAF反应器)的污泥中的微生物群落分布作为启动成功的标志，在输入待处理高浓度氨氮废水处理期间使得好氧硝化菌和厌氧反硝化菌能够更稳定的符合上述微生物群落分布，系统的稳定性更好，使得稳定运行的时间更长。研究发现，一体式淹没式生物滤池中活性污泥中的微生物群落包括以下丰度的微生物(相对丰度大于％)：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为4.28％～4.45％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为1.18％～1.23％，拟杆菌门(Bactcroidetes)的丰度为21.90％～22.79％，绿菌门(Chloro本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳氮比废水的生物脱氮处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将经空气曝气后的种泥接种至一体式淹没式生物滤池中，所述种泥中微生物的群落包括：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为10.68％～11.80％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为5.81％～6.41％，拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度为13.35％～14.75％，绿弯菌门(Chloroflexi)的丰度为16.64％～18.39％，广古菌门(Euryarchaeota)的丰度为1.10％～1.20％，厚壁菌门(Firmicutes)的丰度为14.77％～16.31％，芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的丰度为2.40％～2.65％，变形杆菌门(Proteobacteria)的丰度为24.20％～26.74％，以及疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度为1.91％～2.11％；(2)向一体式淹没式生物滤池中通入惰性气体进行生物挂膜，污泥颜色由黄褐色变为黑褐色停止惰性气体通入并静置后排出多余污泥；(3)向一体式淹没式生物滤池的反应体系中输入模拟氨氮废水同时微氧曝空气进行系统启动，控制反应体系中DO为0.6～0.8mg/L，pH值为6.7～8.0，水温控制在30.0～31.5℃范围内，水力停留时间控制为18～24h；所述模拟氨氮废水的参数包括pH 7.60～8.80，CODcr0.0～16.0mg/L，NH
4+
‑
N 102.0～165.0mg/L，NO2‑
‑
N 0.0～7.0mg/L，NO3‑
‑
N 0.6～3.0mg/L，磷浓度为6.7～8.3mg/L，所述模拟氨氮废水中还含有钾、镁、钙、钠、铁、锰、铜、锌、钴元素，多批次输入模拟氨氮废水，当一体式淹没式生物滤池中活性污泥中的微生物群落符合以下条件时，系统启动成功；所述一体式淹没式生物滤池中活性污泥中的微生物群落包括以下丰度的微生物：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为4.28％～4.45％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为1.18％～1.23％，拟杆菌门(Bactcroidetes)的丰度为21.90％～22.79％，绿菌门(Chlorobi)的丰度为4.32％～4.49％，绿弯菌门(Chloroflexi)的丰度为1.69％～1.76％，厚壁菌门(Firmicutes)的丰度为48.12％～50.08％，梭杆菌门(Fusobacteria)的丰度为2.04％～2.12％，芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的丰度为1.32％～1.37％，变形杆菌门(Proteobacteria)的丰度为11.70％～12.17％；(4)向步骤(3)中系统启动成功的一体式淹没式生物滤池中输入待处理高浓度氨氮废水，并稳定运行。2.根据权利要求1所述的低碳氮比废水的生物脱氮处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述种泥中微生物的群落包括：酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度为11.24％，放线菌门(Actinobacteria)的丰度为6.11％，拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度为14.05％，绿弯菌门(Chloroflexi)的丰度为17.52％，广古菌门(Euryarchaeota)的丰度为1.15％，厚壁菌门(Firmicutes)的丰度为15.54％，芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的丰度为2.53％，变形杆菌门(Pro...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳秀，萧晓彤，邝培霖，柯泽健，赖敏成，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：