CN104761050B

CN104761050B - 一种快速恢复活性污泥硝化功能的方法

Info

Publication number: CN104761050B
Application number: CN201510109072.4A
Authority: CN
Inventors: 常功法; 陈爱忠; 洪卫; 刘杰; 刘勃; 孙淑杰; 刘战修; 张元勇; 张涛; 王凯
Original assignee: YANKUANG LUNAN CHEMICAL FERTILISER PLANT; Environmental Science Institute Environmental Science And Technology Co Ltd Of Shandong Province
Current assignee: YANKUANG LUNAN CHEMICAL FERTILISER PLANT; Environmental Science Institute Environmental Science And Technology Co Ltd Of Shandong Province
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: CN104761050A

Abstract

本发明涉及一种快速恢复活性污泥硝化功能的技术方法，包括如下步骤：(1)调整活性污泥系统的进水pH值，调整活性污泥系统的曝气量，然后向进水中投加碳酸钙；(2)向曝气池投加硝化细菌；(3)投加硝化细菌后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂；(4)投加硝化细菌后，投加三氯化铁，稳定运行2天后，即可。本发明所述方法，可以在事故工况下，不需停止活性污泥系统进水，达到快速恢复活性污泥系统的硝化功能，与传统停止进水“闷曝”的方式相比，可在硝化功能恢复期间大幅度削减污染物排放量，减轻水环境污染。

Description

一种快速恢复活性污泥硝化功能的方法

技术领域

本发明涉及一种快速恢复活性污泥硝化功能的技术方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

氮元素是造成水体富营养化的原因之一，废水排入自然水体之前必须进行脱氮处理。生物脱氮是应用最普遍的脱氮技术，其原理是首先通过硝化细菌的硝化作用将废水中的氨氮转化为硝态氮，然后通过普通异养菌的反硝化作用将硝态氮转化为氮气，从废水中逸出而脱除。因此，活性污泥的硝化功能是实现生物脱氮的必要前提。

硝化作用须由硝化细菌来完成，而硝化细菌属于化能自养菌，世代时间较长，对生存环境要求较苛刻，废水水质的波动极易对硝化细菌造成冲击而使活性污泥丧失硝化功能。工业废水水质水量波动较大，其活性污泥系统尤其易受到冲击，硝化功能一旦丧失就很难自然恢复。自然恢复的手段主要是停止向生化系统进水，持续鼓风曝气，俗称“闷曝”。这种做法所需时间长(通常需要十几天)，见效慢，恢复期间污水的难于处置，通常采用的超越生化系统排放入水体的做法势必造成污染。

专利文献CN102863083A(申请号201210224233.0)公开了一种硝化装置及具有该硝化装置的废水处理装置。该装置由硝化槽、固液分离槽和固定化填料床组成，装置较为复杂，管理难度大。中文文献《悬浮填料强化硝化功能即温度影响试验研究》公开了一种通过投加悬浮填料强化低温条件下污水生化处理系统硝化功能的方法，但是该方法的功能在于不利条件下对硝化功能的强化作用，而不是硝化功能受到冲击破坏后的快速恢复作用。

以上技术或见效慢，或管理难度大，或者仅有强化作用而无恢复功能，均不能满足事故状态下快速重建硝化功能的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种快速恢复活性污泥硝化功能的方法，该方法可以在活性污泥系统的硝化功能受到冲击破坏的情况下，通过投加硝化细菌，快速恢复其硝化功能。

一种快速恢复活性污泥硝化功能的方法，包括如下步骤：

(1)调整活性污泥系统的进水pH值至6.5～8，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为2～6mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的4～6倍；

(2)向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为(1～1.5)×10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为2～6mg/L；

(3)每次投加硝化细菌40～80min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为(2～4):1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的10％～30％；

(4)初次投加硝化细菌100～150min后，投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为10～30g/m³，稳定运行2天后，即可。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的碳酸钙为粒度60～90纳米、碳酸钙质量含量在95％以上的纳米活性碳酸钙。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中的硝化细菌为投加了沸石改性硅藻精土的硝化细菌菌液。进一步优选的，所述步骤(2)中的硝化细菌为菌液硝化细菌含量大于100亿个/mL，部分菌体附着在粒径0.5～1.0mm的沸石改性硅藻精土颗粒上，沸石改性硅藻精土颗粒的比表面积＞60㎡/g，沸石改性硅藻精土在菌液中所占的质量比为6～10％。

上述沸石改性硅藻精土按如下方法制备：

将粒径为0.5～1.0mm的斜发沸石粉、硅藻精土按照质量比1:(6～10)混合，加入水，水与斜发沸石粉的质量比为(100～150):1，常温下搅拌1.5～3h，过滤，在400～500℃下焙烧1.5～3h，研磨，过100目筛，即得。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中的多次投加的投加次数为3～5次，投加间隔时间为7～12小时。

进一步优选的，所述步骤(2)中的投加次数为4次，每次投加硝化细菌的量占总量的比例分别为50％、30％、15％和5％，每次投加间隔时间为9小时。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为3:1；进一步优选的，酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加步骤为：先将酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂混合后，加水配制成质量浓度为5～15％的混悬液进行投加。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中酵母菌制剂含活菌数量≥70亿cfu/g，固态粉末，细度≥100目；乳酸菌为固态粉末，活菌数量≥70亿cfu/g，细度≥100目。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中三氯化铁投加量与曝气池容积的比例为15～25g/m³。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中三氯化铁投加至曝气池中。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中三氯化铁有效含量≥96％；进一步优选的，所述步骤(4)中，三氯化铁投加步骤为：将三氯化铁配制成质量浓度为25～35％的溶液，进行一次投加。

有益效果

1、本发明所述方法，可以在事故工况下，不需停止活性污泥系统进水，达到快速恢复活性污泥系统的硝化功能，与传统停止进水“闷曝”的方式相比，可在硝化功能恢复期间大幅度削减污染物排放量，减轻水环境污染；

2、本发明向进水中加入碳酸钙，由于碳酸钙在水中溶解度低，在硝化过程消耗碱度使pH值趋于降低的情况下，碳酸钙会缓慢溶解，逐渐释放并补充碱度，且不会导致废水pH值的显著上升。这对稳定污水pH值，为微生物提供适宜的生长环境是十分有利的。纳米活性碳酸钙易于在水中悬浮，既能在硝化过程中随着废水中碱度降低而缓慢溶解，及时补充硝化所需碱度，又不至于造成pH的较大波动。

3、本发明所述方法需要投加外源性的菌剂，外源性微生物在与土著微生物竞争生存空间的过程中会有所损耗，本发明采用分批次投加外源性的菌剂可减弱损耗，逐步稳定硝化细菌在活性污泥中的比例；

4、本发明使用投加了沸石改性硅藻精土的硝化细菌菌液，硅藻精土起附着固定硝化细菌的作用；沸石吸附富集水中氨氮，在颗粒附近的局部形成较高的氨氮浓度，有利于提高硝化反应速率；

5、本发明投加的酵母菌制剂中含有丰富的蛋白质、氨基酸、核酸和酶，乳酸菌可以分解活性污泥胞外聚合物中的多糖，产生维生素B族等有益物质，促进矿物质的吸收。投加酵母菌和乳酸菌混合菌剂可以为活性污泥微生物提供均衡全面的营养物质，提高其新陈代谢活性，一方面强化同化吸收作用对氨氮的去除，另一方面为硝化细菌提供其生长繁殖必须而又无法自身合成的矿物质和营养元素，促进增殖从而迅速增加菌体数量。

6、本发明投加的三氯化铁中，铁是细胞色素和多种生物酶的重要组成部分，微量铁元素可以强化硝化过程中电子传递体系的活性，提高硝化细菌的代谢和硝化反应速率。在曝气池中投加铁元素使硝化反应进行的更加彻底，使出水氨氮浓度更低；此外，投加的硝化细菌少数以悬浮状态存在，三氯化铁有絮凝作用，能够强化泥水分离效果，避免这部分硝化细菌随水流失。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。

材料来源：

纳米活性碳酸钙，宜兴天力化工纳米科技有限公司有售，纳米活性碳酸钙粒径(60～90)纳米、碳酸钙质量含量在95％以上；

氯化铁、酵母菌制剂和乳酸菌制剂，普通市售产品。

实施例1所述硝化细菌，Bioremove5805，丹麦诺维信公司有售，菌液中菌体浓度大于100亿个/mL。

实施例2所述投加了沸石改性硅藻精土的硝化细菌菌液按如下方法制备：

将沸石改性硅藻精土与硝化细菌菌液100g/L充分振荡接触，制得投加了沸石改性硅藻精土的硝化细菌,具体操作如下:

(1)用5％盐酸浸泡沸石改性硅藻精土2h，蒸馏水水洗至中性；

(2)用5％氢氧化钠浸泡沸石改性硅藻精土2h，蒸馏水水洗至中性；

(3)125℃高压蒸气灭菌20min；

(4)将灭菌载体加入Bioremove5805菌剂中，于水浴振荡器内，在30℃下，以30r/min的振荡速度反应540min，冷却备用。

沸石改性硅藻精土按如下方法制备：

将粒径为0.5～1.0mm的斜发沸石粉、硅藻精土按照质量比1:(6～10)混合，加入水，水与斜发沸石粉的质量比为100:1，常温下搅拌1.5h，过滤，在400℃下焙烧1.5h，研磨，过100目筛，即得。

实施例1

山东某煤化工企业污水处理厂1号处理池，日处理水量2万m³/d，因生产事故进水氨氮浓度由平常的100mg/L左右突然增高到312mg/L。在12小时后，生化出水氨氮浓度由小于0.1mg/L上升到153mg/L，此后进水氨氮浓度恢复至正常水平。

采用如下方法进行快速恢复活性污泥硝化功能，包括如下步骤：

(1)调整活性污泥系统的进水pH值至6.5，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为2～4mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的4倍，即400mg/L；

(2)向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为2～4mg/L；

(3)根据进水流量(2万m³/d)和氨氮浓度(100mg/L)，计算出每日需去除氨氮质量为2000kg，再根据菌液菌体浓度，计算出需投加硝化细菌菌液的总量为2m³。在1.5天内，分4次投加，相邻两次投加的时间间隔为9h，投量分别是1m³，600L，300L和100L，每次投加硝化细菌60min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为3:1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的10％；

(4)初次投加硝化细菌120min后，在距离曝气池末端1/3池长处投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为30g/m³，稳定运行2天后，即可。

经检测，在初次投加硝化细菌之后第48h，生化池出水氨氮浓度降至1mg/L以下，硝化功能完全恢复。

恢复期间无需削减生化池进水流量，进水COD浓度在400mg/L左右，氨氮浓度在100mg/L左右。自然恢复通常需要10～25天，按照下限10天计算，通过本发明所提供的技术方案恢复硝化功能可在恢复期间减排COD合计80吨，减排氨氮20吨。

实施例2

山东某制药企业污水处理厂，日处理水量1万m³/d，因生产事故进水氨氮浓度由平常的90mg/L左右突然增高到157mg/L。在9小时后，生化出水氨氮浓度由小于0.1mg/L上升到91mg/L，此后进水氨氮浓度恢复至正常水平。

(1)调整活性污泥系统的进水pH值至7.5，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为3～5mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的5倍，即450mg/L；

(2)向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为1.5×10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为3～5mg/L；

(3)根据进水流量(1万m³/d)和氨氮浓度(90mg/L)，计算出每日需去除氨氮质量为900kg，再根据菌液菌体浓度，计算出需投加硝化细菌菌液的总量为1350L。在1.5天内，分4次投加，相邻两次投加的时间间隔为9h，投量分别是675L，405L，202.5L和67.5L，每次投加硝化细菌60min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为2:1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的20％；

(4)初次投加硝化细菌120min后，在距离曝气池末端1/3池长处投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为10g/m³，稳定运行2天后，即可。

经检测，在初次投加硝化细菌之后第48h，生化池出水氨氮浓度降至0.5mg/L以下，硝化功能完全恢复。

恢复期间无需削减生化池进水流量，进水COD浓度在300mg/L左右，氨氮浓度在90mg/L左右。自然恢复通常需要10～25天，按照下限10天计算，通过本发明所提供的技术方案恢复硝化功能可在恢复期间减排COD合计30吨，减排氨氮9吨。

实施例3

江苏某化肥企业污水处理厂，日处理水量5000m³/d，因生产事故进水氨氮浓度由平常的200mg/L左右突然增高到391mg/L。在10小时后，生化出水氨氮浓度由小于1mg/L上升到133mg/L，此后进水氨氮浓度恢复至正常水平。

(1)调整活性污泥系统的进水pH值至7.0～7.8，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为4～6mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的6倍，即1200mg/L；

(2)向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为1.25×10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为3～5mg/L；

(3)根据进水流量(5000m³/d)和氨氮浓度(200mg/L)，计算出每日需去除氨氮质量为1000kg，再根据菌液菌体浓度，计算出需投加硝化细菌菌液的总量为1.25m³。在1.5天内，分4次投加，相邻两次投加的时间间隔为9h，投量分别是625L，375L，187.5L和62.5L，每次投加硝化细菌60min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为4:1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的30％；

(4)初次投加硝化细菌120min后，在距离曝气池末端1/3池长处投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为20g/m³，稳定运行2天后，即可。

经检测，在初次投加硝化细菌之后第48h，生化池出水氨氮浓度降至0.8mg/L以下，硝化功能完全恢复。

恢复期间无需削减生化池进水流量，进水COD浓度在350mg/L左右，氨氮浓度在200mg/L左右。自然恢复通常需要10～25天，按照下限10天计算，通过本发明所提供的技术方案恢复硝化功能可在恢复期间减排COD合计17.5吨，减排氨氮10吨。

对比例1

实施例1所述的山东某煤化工企业污水处理厂2号处理池，日处理水量2万m³/d，因生产事故进水氨氮浓度由平常的100mg/L左右突然增高到312mg/L。在12小时后，生化出水氨氮浓度由小于0.1mg/L上升到153mg/L，此后进水氨氮浓度恢复至正常水平。

(1)调整活性污泥系统的进水pH值至6.0～6.5，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为1～2mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的3倍，即300mg/L；

(2)向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为1～2mg/L；

(3)根据进水流量(2万m³/d)和氨氮浓度(100mg/L)，计算出每日需去除氨氮质量为2000kg，再根据菌液菌体浓度，计算出需投加硝化细菌菌液的总量为2m³，实际投加量共1.6m³。在1.5天内，分4次投加，相邻两次投加的时间间隔为9h，投量分别是0.8m³，480L，240L和80L，每次投加硝化细菌60min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为3:1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的8％；

(4)初次投加硝化细菌120min后，在距离曝气池末端1/3池长处投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为5g/m³，稳定运行2天后，即可。

初次投加硝化菌之后第2天，生化池出水氨氮浓度降至30mg/L以下，硝化功能基本恢复，但出水氨氮浓度还较高；初次投加硝化菌之后第6天，生化池出水氨氮浓度降至10mg/L以下，硝化功能基本恢复。

由上述实施例1和对比例1的对比结果可以看出，本方法所述的pH值范围，溶解氧浓度范围、纳米活性碳酸钙投量以及硝化细菌菌液的投量都会影响最终硝化功能恢复的速率，并且这些因素之间会相互作用、相互影响。

Claims

1.一种快速恢复活性污泥硝化功能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）调整活性污泥系统的进水pH值至6.5～8，调整活性污泥系统的曝气量，使曝气池的溶解氧浓度为2～6mg/L，然后向进水中投加碳酸钙，碳酸钙投加质量为氨氮含量的4～6倍；

（2）向曝气池的好氧区单次或多次投加硝化细菌，投加的硝化细菌活菌数量与每日进水氨氮总量的比例关系为（1～1.5）×10⁵亿个/kg，投加硝化细菌后，维持曝气池的好氧区溶解氧浓度为2～6mg/L；

（3）每次投加硝化细菌40～80min后，向曝气池的好氧区投加酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂，其中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为（2～4）:1，酵母菌菌剂和乳酸菌菌剂的投加菌体数总量为硝化细菌投加菌体数总量的10%～30%；

（4）初次投加硝化细菌100～150min后，投加三氯化铁，三氯化铁投加量与曝气池容积之比为10～30g/m3，稳定运行2天后，即可。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的碳酸钙为粒度60～90纳米、碳酸钙含量在95%以上的纳米活性碳酸钙。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的硝化细菌为投加了沸石改性硅藻精土的硝化细菌菌液。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的硝化细菌为菌液硝化细菌含量大于100亿个/mL，部分菌体附着在粒径0.5～1.0mm的沸石改性硅藻精土颗粒上，沸石改性硅藻精土颗粒的比表面积＞60㎡/g，沸石改性硅藻精土在菌液中所占的质量比为6～10％。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述沸石改性硅藻精土按如下方法制备：

将粒径为0.5～1.0mm的斜发沸石粉、硅藻精土按照质量比1:（6～10）混合，加入水，水与斜发沸石粉的质量比为（100～150）:1，常温下搅拌1.5～3h，过滤，在400～500℃下焙烧1.5～3h，研磨，过100目筛，即得。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的多次投加的投加次数为3～5次，投加间隔时间为7～12小时。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的投加次数为4次，每次投加硝化细菌的量占总量的比例分别为50%、30%、15%和5%，每次投加间隔时间为9小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加质量比为3:1。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂的投加步骤为：先将酵母菌菌剂与乳酸菌菌剂混合后，加水配制成质量浓度为5～15%的混悬液进行投加。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中酵母菌制剂含活菌数量≥70亿cfu/g，固态粉末，细度≥100目；乳酸菌为固态粉末，活菌数量≥70亿cfu/g，细度≥100目。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中三氯化铁投加量与曝气池容积的比例为15～25g/m3。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中三氯化铁投加至曝气池中。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中三氯化铁有效含量≥96%。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，三氯化铁投加步骤为：将三氯化铁配制成质量浓度为25～35%的溶液，进行一次投加。