CN105541051B - 一种ab‑asbr反应器启动厌氧氨氧化的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水污泥生物处理领域，涉及一种AB‑ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，其包括以下步骤：首先以城市污水处理厂回流污泥为接种污泥，注入AB‑ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置的前、后段ASBR反应器中，进行吸附降解反应；当实现污泥颗粒化后，向前段ASBR反应器中加入NH4 +‑N和NO2 ‑‑N，初始浓度分别为50mg/L和40mg/L，并逐步提高，增加梯度分别为50mg/L和20mg/L，使NH4 +‑N、NO2 ‑‑N浓度分别增至550mg/L和320mg/L，最终实现厌氧氨氧化；厌氧氨氧化启动完成后，对含氨氮的有机废水进行厌氧处理，处理后出水及剩余污泥经出水管和排泥阀排出。本发明的工艺可实现高浓度有机物去除的同时对废水中氨氮的去除，显著提高污水处理效率，降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，属于污水污泥生物处理技术领域。
背景技术
氨氮削减工艺主要分为物化和生化两类。物化法处理投资成本高，运行费用高，易造成二次污染。生化法处理成本低，二次污染少。传统的生物脱氮工艺对氨氮去除率可达70％-80％，如运行调试得当，氨氮去除率仍有较大的提升空间。
国内现有污水生物处理系统往往通过投加外碳源来补充碳源需求，这既增加了处理成本，又加剧了水厂中CO2的排放和剩余污泥的大量产生。厌氧氨氧化处理工艺，比如ASBR工艺，与传统生物脱氮技术相比，不需外加有机碳源；不需投加酸碱中和试剂，避免造成二次污染；耗能低；污泥产量少。据国内外相关报道，厌氧氨氧化反应的启动已经取得了一定的进展，但厌氧氨氧化菌世代周期长，对于不同反应器启动时间差异较大。ASBR工艺也存在有如下缺点：1.菌群优势不稳定，处理效率不高。ASBR中进行着间歇性发酵，随着最初基质不断向中间产物转移，反应器中微生物的组成及优势种群也随之不断更替，使ASBR反应器中的甲烷八叠球菌和甲烷丝菌都难以稳定，各自的生化优势无法充分发挥。2.经济潜能有待进一步发掘，运营成本较高。由于ASBR反应器中形成的厌氧颗粒污泥大多以甲烷丝菌为优势菌，牺牲了甲烷八叠球菌基质利用速率高的功能，限制了ASBR有机负荷的提高。为保证ASBR反应器的正常运行，常采用降低设计负荷的措施，以保证反应器在相对较低的负荷下容易保持产酸菌和产甲烷菌之间的平衡，因此限制了反应器容积负荷的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，该工艺可实现高浓度有机物去除的同时对废水中氨氮的去除，显著提高污水处理效率，降低处理成本。
一种AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，包括以下步骤：
1、启动前、后段ASBR反应器：以城市污水处理厂回流污泥为接种污泥，注入AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置的前、后段ASBR反应器中，其污泥浓度为3000-4000mg/L，以初始容积负荷0.2gCOD/(L·d)培养并投加适量絮凝剂聚丙烯酰胺，于中温条件下培养厌氧颗粒污泥；其中，在前段ASBR反应器(2)中培养以甲烷八叠球菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥，在后段ASBR反应器(3)中培养以甲烷丝菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥；污水池中污水进水注入前段ASBR反应器中进行吸附，吸附结束后，污水进入后段ASBR反应器进行降解；进水完成后，通过时控开关间歇打开微型真空泵，微型真空泵将气袋内气体吸入气室，加压后输送至反应器底部进行搅拌，使废水与污泥充分接触混合，进行吸附降解反应；微量金属成分投加量为：MgCl2·6H2O，80.5mg/L反应器·d；CaCl2，42.3mg/L反应器·d；CoCl2·6H2O，0.6mg/L反应器·d；NiCl2·6H2O，0.75mg/L反应器·d；ZnCl2，0.84mg/L反应器·d；MnCl2·4H2O，0.73mg/L反应器·d；FeCl2·4H2O，5.02mg/L反应器·d；NaMoO·2H2O，0.35mg/L反应器·d；Na2S·9H2O 75mg/L反应器·d；H3BO4，42mg/L反应器·d；
在反应阶段最后一次搅拌后，时间控制器电源自动关闭，反应器进入沉淀阶段；混合液在静止的条件下沉淀，进行固液分离；打开出水开关，使经过沉淀后的上清液在储气压力的作用下排出反应器；
通过pH测定仪、溶解氧测定仪和温控装置分别测定前、后段ASBR反应器中污水的pH值、溶解氧和水温，使其pH值维持在6.8-7.2、溶解氧接近0、水温维持在35±2℃；每天运行2-3个周期，前段ASBR反应器每个周期包括进水—吸附—沉降—排水—再生，后段ASBR反应器每个周期包括进水—降解—沉降—排水—闲置；在上述条件下运行前、后段ASBR反应器，逐渐提高有机物浓度至5000mg/L以上，并实现污泥颗粒化；
2、启动厌氧氨氧化反应：当实现污泥颗粒化后，向前段ASBR反应器中加入NH4 +-N和NO2 --N，初始浓度分别为50mg/L和40mg/L，并逐步提高，增加梯度分别为50mg/L和20mg/L，使NH4 +-N、NO2 --N浓度分别增至550mg/L和320mg/L，最终实现厌氧氨氧化；
3、厌氧氨氧化启动完成后，反应器内污泥浓度保持在30-40g/L，pH值保持在6.8-7.2，水力停留时间6-8h，污泥停留时间10-20d，在上述条件下对含氨氮的有机废水进行厌氧处理，处理后出水及剩余污泥经出水管和排泥阀排出。
所述的AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置包括污水池、前段反应装置和后段反应装置；前段反应装置包括前段ASBR反应器、集气装置、微型真空泵、时控开关、气体流量计、pH测定仪、溶解氧测定仪和温控装置；后段反应装置包括后段ASBR反应器、集气装置、微型真空泵、时控开关、气体流量计、pH测定仪、溶解氧测定仪和温控装置；前、后段ASBR反应器的高度和直径比均为2-3；前、后段ASBR反应器顶端均设有排气口和微量元素投加口，前、后段ASBR反应器的底侧均分别设有进水口和排水口，前、后段ASBR反应器的底部中心均设有气体循环入口和曝气头，气体循环入口设置在曝气头下方；前、后段ASBR反应器的底部均设有排空阀和排泥阀；排气口通过导气管与集气装置连接，集气装置通过导气管与微型真空泵进气端连接，微型真空泵通过时控开关控制开启，微型真空泵的出气端与气体流量计进气端连接，气体流量计出气端与气体循环入口相连；污水池与前段ASBR反应器的进水口连接；前段ASBR反应器的排水口和后段ASBR反应器的进水口相连。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.在AB-ASBR工艺条件下实现污泥固定化、厌氧氨氧化，高浓度有机物条件下高氨氮废水的同时脱氮，解决了碳源投加问题，降低了处理成本。
2.产甲烷菌群和厌氧氨氧化菌群的共存，实现了高浓度有机物去除的同时对废水中氨氮的去除，大大提高污水处理效率，节省处理成本和占地面积。
3.AB-ASBR厌氧氨氧化反应器能够成功启动且对于氨氮类废水有较好的处理能力，实验表明对NH4+-N和NO2--N的处理浓度分别可达550mg/L和320mg/L，去除率分别为92％和95％，出水水质达到城镇污水二级排放标准。
附图说明
图1是本发明所采用的AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的方法进行详细描述。
本发明的AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，包括以下步骤：
1、启动前、后段ASBR反应器：以城市污水处理厂回流污泥为接种污泥，注入前、后段ASBR反应器中，其污泥浓度为3000-4000mg/L，以初始容积负荷0.2gCOD/(L·d)培养并投加适量絮凝剂聚丙烯酰胺，于中温条件下培养厌氧颗粒污泥；其中，在前段ASBR反应器2中培养以甲烷八叠球菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥，在后段ASBR反应器3中培养以甲烷丝菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥；污水池1中污水通过高位进水注入前段ASBR反应器2中进行吸附，吸附结束后，污水进入后段ASBR反应器3进行降解；进水完成后，通过时控开关4间歇打开微型真空泵8，微型真空泵将气袋内气体吸入气室，加压后输送至反应器底部进行搅拌，使废水与污泥充分接触混合，进行吸附降解反应；微量金属成分投加量为：MgCl2·6H2O，80.5mg/L反应器·d；CaCl2，42.3mg/L反应器·d；CoCl2·6H2O，0.6mg/L反应器·d；NiCl2·6H2O，0.75mg/L反应器·d；ZnCl2，0.84mg/L反应器·d；MnCl2·4H2O，0.73mg/L反应器·d；FeCl2·4H2O，5.02mg/L反应器·d；NaMoO·2H2O，0.35mg/L反应器·d；Na2S·9H2O 75mg/L反应器·d；H3BO4，42mg/L反应器·d；
在反应阶段最后一次搅拌后，时间控制器电源自动关闭，反应器进入沉淀阶段；混合液在静止的条件下沉淀，进行固液分离；打开出水开关，使经过沉淀后的上清液在储气压力的作用下排出反应器。
通过pH测定仪8、溶解氧测定仪9和温控装置10分别测定前、后段ASBR反应器中污水的pH值、溶解氧和水温，使其pH值维持在6.8-7.2、溶解氧接近0、水温维持在35±2℃；每天运行2-3个周期，前段ASBR反应器2每个周期包括进水—吸附—沉降—排水—再生，后段ASBR反应器3每个周期包括进水—降解—沉降—排水—闲置；在上述条件下运行前、后段ASBR反应器，逐渐提高有机物浓度至5000mg/L以上，并实现污泥颗粒化；
2、启动厌氧氨氧化反应：当实现污泥颗粒化后，向前段ASBR反应器中加入NH4 +-N和NO2 --N，初始浓度分别为50mg/L和40mg/L，并逐步提高，增加梯度分别为50mg/L和20mg/L，使NH4 +-N、NO2 --N浓度分别增至550mg/L和320mg/L，最终实现厌氧氨氧化。
3、厌氧氨氧化启动完成后，反应器内污泥浓度保持在30-40g/L，pH值保持在6.8-7.2，水力停留时间6-8h，污泥停留时间10-20d，在上述条件下对含氨氮的有机废水进行厌氧处理，处理后出水及剩余污泥经出水管和排泥阀排出。
如图1所示，本发明工艺所采用的AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置，包括：污水池1、前段反应装置和后段反应装置；
前段反应装置包括前段ASBR反应器2、集气装置42、微型真空泵52、时控开关62、气体流量计72、pH测定仪82、溶解氧测定仪92和温控装置102；
后段反应装置包括后段ASBR反应器3、集气装置43、微型真空泵53、时控开关63、气体流量计73、pH测定仪83、溶解氧测定仪93和温控装置103；
前段反应装置中，前段ASBR反应器2的高度和直径比为2-3；前段ASBR反应器2顶端设有排气口112、微量元素投加口122，前段ASBR反应器2的底侧分别设有进水口132和排水口142，前段ASBR反应器2的底部中心设有气体循环入口152和曝气头162，气体循环入口152设置在曝气头162下方；前段ASBR反应器2的底部还设有排空阀172和排泥阀182；排气口112通过导气管与集气装置42连接，集气装置42通过导气管与微型真空泵52进气端连接，微型真空泵52通过时控开关62控制开启，微型真空泵52的出气端与气体流量计72进气端连接，气体流量计72出气端与气体循环入口152相连；
后段反应装置中，后段ASBR反应器3的高度和直径比为2-3；后段ASBR反应器3顶端设有排气口113、微量元素投加口123，后段ASBR反应器3的底侧分别设有进水口133和排水口143，后段ASBR反应器3的底部中心设有气体循环入口153和曝气头163，气体循环入口153设置在曝气头163下方；后段ASBR反应器3的底部还设有排空阀173和排泥阀183；排气口113通过导气管与集气装置43连接，集气装置43通过导气管与微型真空泵53进气端连接，微型真空泵53通过时控开关63控制开启，微型真空泵53的出气端与气体流量计73进气端连接，气体流量计73出气端与气体循环入口153相连；
污水池1与前段ASBR反应器2的进水口132连接；前段ASBR反应器2的排水口142和后段ASBR反应器3的进水口133相连。
Claims (1)
1.一种AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，启动前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)；以城市污水处理厂回流污泥为接种污泥，分别注入前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)中，其污泥浓度为3000-4000mg/L，以初始容积负荷0.2gCOD/(L·d)培养并投加适量絮凝剂聚丙烯酰胺，于中温条件下培养厌氧颗粒污泥；其中，在前段ASBR反应器(2)中培养以甲烷八叠球菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥，在后段ASBR反应器(3)中培养以甲烷丝菌和厌氧氨氧化菌为优势菌的颗粒污泥；污水池(1)中污水通过高位进水方式注入前段ASBR反应器(2)中进行吸附，吸附结束后，污水进入后段ASBR反应器(3)进行降解；进水完成后，通过时控开关(6)间歇打开微型真空泵(5)，微型真空泵(5)将气袋内气体吸入气室，加压后输送至反应器底部进行搅拌，使废水与污泥充分接触混合，进行吸附降解反应；微量金属成分投加量为：MgCl2·6H2O，80.5mg/L反应器·d；CaCl2，42.3mg/L反应器·d；CoCl2·6H2O，0.6mg/L反应器·d；NiCl2·6H2O，0.75mg/L反应器·d；ZnCl2，0.84mg/L反应器·d；MnCl2·4H2O，0.73mg/L反应器·d；FeCl2·4H2O，5.02mg/L反应器·d；NaMoO·2H2O，0.35mg/L反应器·d；Na2S·9H2O75mg/L反应器·d；H3BO4，42mg/L反应器·d；
在反应阶段最后一次搅拌后，时控开关(6)电源自动关闭，反应器进入沉淀阶段；混合液在静止的条件下沉淀，进行固液分离；打开出水开关，使经过沉淀后的上清液在储气压力的作用下排出反应器；
通过pH测定仪(8)、溶解氧测定仪(9)和温控装置(10)分别测定前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)中污水的pH值、溶解氧和水温，使其pH值维持在6.8-7.2、溶解氧接近0、水温维持在33-37℃；每天运行2-3个周期，前段ASBR反应器(2)每个周期包括进水—吸附—沉降—排水—再生，后段ASBR反应器(3)每个周期包括进水—降解—沉降—排水—闲置；在如此条件下运行前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)，逐渐提高有机物浓度至5000mg/L以上，并实现污泥颗粒化；
步骤二，启动厌氧氨氧化反应：当实现污泥颗粒化后，向前段ASBR反应器(2)中加入含有NH4 +-N和NO2 --N的有机废水，其中NH4 +-N和NO2 --N初始浓度分别为50mg/L和40mg/L，并逐步提高，增加梯度分别为50mg/L和20mg/L，使NH4 +-N、NO2 --N浓度分别增至550mg/L和320mg/L，最终实现厌氧氨氧化；
步骤三，厌氧氨氧化启动完成后，反应器内污泥浓度保持在30-40g/L，pH值保持在6.8-7.2，水力停留时间6-8h，污泥停留时间10-20d，在如此条件下对含氨氮的有机废水进行厌氧处理，处理后出水及剩余污泥分别经损排水口(14)和排泥阀(18)排出；
所述的AB-ASBR反应器启动厌氧氨氧化的装置包括污水池(1)、前段反应装置和后段反应装置；
前段反应装置包括前段ASBR反应器(2)、集气装置(42)、微型真空泵(52)、时控开关(62)、气体流量计(72)、pH测定仪(82)、溶解氧测定仪(92)和温控装置(102)；
后段反应装置包括后段ASBR反应器(3)、集气装置(43)、微型真空泵(53)、时控开关(63)、气体流量计(73)、pH测定仪(83)、溶解氧测定仪(93)和温控装置(103)；
前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)的高度与直径比均为2-3；前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)顶端均设有排气口和微量元素投加口，前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)的底侧均分别设有进水口和排水口，前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)的底部中心均设有气体循环入口和曝气头，气体循环入口设置在曝气头下方；前段ASBR反应器(2)和后段ASBR反应器(3)的底部均设有排空阀和排泥阀；排气口通过导气管与集气装置连接，集气装置通过导气管与微型真空泵进气端连接，微型真空泵通过时控开关控制开启，微型真空泵的出气端与气体流量计进气端连接，气体流量计出气端与气体循环入口相连；
污水池(1)与前段ASBR反应器(2)的进水口(132)连接；前段ASBR反应器(2)的排水口(142)与后段ASBR反应器(3)的进水口(133)相连。
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