CN108217939B - 缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缺氧‑好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，属废水处理领域，包括：采用污水处理厂二沉池污泥作为接种污泥分别接种于两个装有悬浮生物填料的A、OMBBR反应器中，闷曝，连接成A/O MBBR系统后，以连续流进水方式泵入已稀释的高氨氮废水原水，通过不断进水在驯化污泥的同时排出系统中的污泥，待出水水质稳定后，逐步减小原水的稀释比，提高进水负荷完成启动。该方法能够实现A/O MBBR系统在处理高氨氮废水时快速，高效，稳定的启动，并且能在一定程度上实现污泥减量化，节约污泥处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法。
背景技术
废水中的氨氮是造成水体富营养化的主要因素。近年来，随着化肥，焦化，石化，制药，食品加工和垃圾填埋场等众多行业的发展，高氨氮废水的产生量日益增加，其氨氮浓度在200～10000mg/L不等。目前针对高氨氮废水的处理技术可分为三大类：生物处理技术，化学处理技术和物化处理技术。生物处理技术因其运行费用较低，处理效率较高，且不会出现化学污泥等二次污染问题，成为垃圾渗沥液处理中最常用的一种技术，化学处理技术和物化处理技术常被用于辅助技术。生物处理技术主要有好氧、厌氧和厌氧-好氧相结合的处理方式。对于高氨氮废水，生物处理技术多采用缺氧-好氧相结合的处理方式进行脱氮。
移动床生物膜反应器(MBBR)结合了活性污泥法和生物接触氧化法的优点，属于三相生物流化床处理法，反应器中的微生物附着生长在具有特殊结构的载体上，载体和微生物处于流化状态，在与污水充分接触的过程中取出污染物，从而达到净化污水的目的。MBBR法具备生物膜的所有优点，并且对水质、水量和温度的耐受能力较强，与其他工艺兼容性较强，适合于现有污水厂的升级改造。在污水脱氮处理方面，缺氧-好氧移动床生物膜反应系统(即A/O MBBR系统)得到了广泛应用。目前，污水厂升级改造A/O的方式多为向缺氧池和曝气池投加填料，形成A/O-MBBR系统，填料投加率为15％～30％。A/O-MBBR系统高效运行的关键在于填料快速稳定的挂膜，但污水厂的挂膜方法成膜周期性较长，挂膜率较低，且易出现脱膜现象，成膜稳定性较差，对于系统中回流污泥量和剩余污泥量的减量化能力有限。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，在处理高氨氮废水时能实现快速、高效且稳定的启动。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，包括：
接种污泥：将取自污水厂的二沉池污泥作为接种污泥接种于装有悬浮生物填料的缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器中；
污泥闷曝：对接种污泥完成后的所述缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器分别进行闷曝；
反应器连接：上述污泥闷曝结束后，撤出所述缺氧移动床生物膜反应器中的曝气装置，安装搅拌装置，所述好氧移动床生物膜反应器内保留曝气装置，将所述缺氧移动床生物膜反应器与好氧移动床生物膜反应器连接成缺氧-好氧移动床生物膜反应系统；
低负荷进水驯化：以连续流进水方式向所述A/O-MBBR系统泵入已稀释的高氨氮废水，通过不断进水驯化所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，同时排出所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，直至出水水质稳定；
完成启动：待上述低负荷进水驯化至出水水质稳定后，提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷，完成启动。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其有益效果为：
由于在污泥驯化前进行闷曝，消耗掉微生物体内的营养物质，使其处于饥饿状态。这种状态下采用稀释原水作为进水，微生物会更快更好的适应原水水质，并在填料表面附着生长，成膜率较高，成膜速率较快，且不易脱落。本发明排泥过程和驯化过程同步进行，相较于单独配水驯化污泥，缩短了的时间成本，加快了系统的启动速度，同时会对系统中填料上的生物膜起到了一定的筛选作用，相较于单独配水驯化污泥，填料上的生物膜可以更有效抵抗原水水质带来的冲击，从而解决预挂膜后污泥脱落和处理效率不高的问题。该方法能使缺氧-好氧移动床生物膜反应系统(即A/O MBBR系统)在进水氨氮浓度为100～600mg/L的高浓度情况下完成启动。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明实施例提供一种缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，能实现A/O MBBR系统在处理高氨氮废水时快速、高效且稳定的启动，解决现有A/OMBBR系统在处理高氨氮废水时出现的填料成膜周期性较长，挂膜率较低，成膜稳定性较差，处理效率不高等问题，该方法包括：
接种污泥：将取自污水厂的二沉池污泥作为接种污泥接种于装有悬浮生物填料的缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器中；
污泥闷曝：对接种污泥完成后的所述缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器分别进行闷曝；
反应器连接：上述污泥闷曝结束后，撤出所述缺氧移动床生物膜反应器中的曝气装置，安装搅拌装置，所述好氧移动床生物膜反应器内保留曝气装置，将所述缺氧移动床生物膜反应器与好氧移动床生物膜反应器连接成缺氧-好氧移动床生物膜反应系统；
低负荷进水驯化：以连续流进水方式向所述A/O-MBBR系统泵入已稀释的高氨氮废水，通过不断进水驯化所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，同时排出所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，直至出水水质稳定；
完成启动：待上述低负荷进水驯化至出水水质稳定后，提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷，完成启动。
上述启动方法的污泥闷曝步骤中，闷曝过程中，控制溶解氧浓度为3～5mg/L；
对所述缺氧移动床生物膜反应器的闷曝时间为2天，静置1天；
对所述好氧移动床生物膜反应器的闷曝时间为3天。
上述启动方法的反应器连接步骤中，具体连接方式为：
将进水泵的进水口作为原水进水口，所述进水泵的出水口顺次连接所述缺氧移动床生物膜反应器和所述好氧移动床生物膜反应器，所述好氧移动床生物膜反应器的出水口设有两个分支出水口，其中一个分支出水口作为系统出水口，另一个分支出水口经回流管路回流至所述缺氧移动床生物膜反应器的进水口；
所述好氧移动床生物膜反应器经所述回流管路回流至所述缺氧移动床生物膜反应器的回流比为300％。
上述启动方法的低负荷进水驯化步骤中，已稀释的高氨氮废水的氨氮浓度为：100mg/L，
该低负荷进水驯化步骤中，控制所述已稀释的高氨氮废水的C/N不低于5，pH值为7～8，温度为20～30℃，并曝气控制所述好氧移动床生物膜反应器中的溶解氧为3～5mg/L；具体的，向所述已稀释的高氨氮废水中添加乙酸钠控制C/N不低于5，以及向废水中添加NaHCO3或者HCl控制废水的pH值为7～8；通过伴热控制废水温度为20～30℃。
上述启动方法的完成启动步骤中，提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷为：
以减小原水稀释比的方式，每次增加100mg/L的幅度逐步提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷。
上述完成启动步骤中，控制废水的C/N不低于5、废水的pH值为7～8，温度控制为20～30℃，并曝气控制所述好氧移动床生物膜反应器中的溶解氧为3～5mg/L。具体的，向所述废水中添加乙酸钠控制C/N不低于5，以及向废水中添加NaHCO3或者HCl控制废水的pH值为7～8；通过伴热控制废水温度为20～30℃。
具体的，本发明提供的A/O MBBR系统处理高氨氮废水的启动方法步骤如下：
接种污泥：将取自某污水厂的二沉池污泥作为接种污泥接种于装有悬浮生物填料的缺氧移动床生物膜反应器(AMBBR)和好氧移动床生物膜反应器(OMBBR)中；悬浮生物填料填充比为50％～60％，接种污泥浓度足够大以保证足够的生物量和物种丰度；
污泥闷曝：污泥接种完成后，对上述两个反应器进行闷曝，控制溶解氧浓度为3～5mg/L，以消耗微生物体内的营养物质，使其处于饥饿状态，提高其对高氨氮废水的适应性；其中，AMBBR闷曝2天，静置1天，OMBBR闷曝3天；
反应器连接：闷曝结束后，撤出AMBBR中的曝气装置，安装搅拌装置，将AMBBR和OMBBR连接成A/O MBBR系统；具体连接方式为：进水泵的进水口作为原水进水口，进水泵的出水口与AMBBR的进水口连接，AMBBR的出水口与OMBBR的进水口连接，OMBBR的出水口分为两支，一支与下一反应单元连接，另一支与AMBBR的进水口连接，即内回流，内回流的回流比为300％，AMBBR中设置搅拌装置，OMBBR中设置曝气装置；
低进水负荷驯化：两个反应器连接完成后，以连续流的进水方式向A/O MBBR系统泵入已稀释的高氨氮废水，通过不断进水在驯化污泥的同时排出系统中的污泥，通过调控参数，使出水水质稳定；具体的，通过稀释原水控制初始进水中氨氮浓度为100mg/L，通过添加乙酸钠控制C/N不低于5，通过加入NaHCO3或者HCl维持pH在7～8，通过控制曝气量控制OMBBR中的溶解氧在3-5mg/L，通过设置伴热带维持温度在20-30℃，通过控制进水流速控制水力停留时间(HRT)；
完成启动：提高A/O MBBR系统的进水氨氮负荷，完成启动。具体是：待低进水负荷驯化步骤处理至出水水质稳定后，减小原水的稀释比，以每次增加100mg/L的幅度逐步提高进水氨氮负荷，以完成系统启动。在该步骤中同样控制废水的C/N不低于5、pH值为7～8，OMBBR中的溶解氧为3～5mg/L，温度控制为20～30℃，待出水水质稳定后，A/O MBBR系统启动成功。
上述方法中，所用的悬浮生物填料优选可采用用中国专利号为201220629175.5的实用新型专利公开的悬浮生物填料。
本实施例的启动方法，可使A/O MBBR系统在进水氨氮浓度为100～600mg/L的情况下完成快速、稳定的启动。
需要说明的是，A/O MBBR系统高效稳定运行的关键在于悬浮生物填料上形成的生物膜的稳定性和高效性，生物膜的高效性则取决于微生物的群落结构。本发明A/O MBBR系统采用稀释原水以连续流的运行方式在填料挂膜期间对微生物进行驯化，挂膜过程与驯化过程同时进行，驯化过程与排泥过程同时进行，相对于先驯化污泥再挂膜再排泥的启动方法，节约了时间成本，缩短了启动时间。另一方面采用稀释原水驯化污泥，同时排泥，对挂膜污泥起到了一定的筛选作用，能适应原水水质的微生物会留在系统中，不适应原水水质的微生物会随出水排出，从而有利于提高系统中群落结构中优势菌群的百分比，抗原水冲击能力更强，为A/O MBBR系统高效稳定的运行奠定了基础。
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例
本实施例提供A/O MBBR系统在处理某焦化废水时的启动方法，焦化废水水质如下表1所示。
表1实施例焦化废水水质
首先将取自某污水厂的二沉池污泥作为接种污泥接种于装有填料的AMBBR和OMBBR中，填料表观填充比为50％，接种污泥浓度为8000mg/L。然后采用曝气盘对上述两个反应器中的污泥进行闷曝，控制溶解氧浓度为3～5mg/L，AMBBR闷曝2天，静置1天，OMBBR闷曝3天。闷曝结束后，连接AMBBR和OMBBR，并将AMBBR中的曝气装置撤出，改设置搅拌装置。装置连接完成后，以连续流的方式向A/O MBBR系统泵入稀释的焦化废水，控制进水中氨氮浓度为200mg/L，C/N不低于5，pH为8，溶解氧在3-5mg/L，温度在28-30℃之间，HRT为12h。连续运行7天后，A/O MBBR系统对焦化废水COD的去除率达到75％以上，对氨氮的去除率达到99％以上，出水水质稳定。提高进水氨氮浓度为300mg/L，同样控制C/N不低于5，pH为8，溶解氧在3-5mg/L，温度在28-30℃之间，HRT为12h，连续运行6天后，A/O MBBR系统对焦化废水COD的去除率达到75％以上，对氨氮的去除率达到99％以上，出水水质稳定。进一步提高进水氨氮浓度为400mg/L，500mg/L，其他控制条件不变，依次运行7天，10天后系统出水水质达到稳定。
值得说明的是，在整个提升负荷的驯化过程中A/O MBBR系统中的接种污泥一直在随出水排除系统，驯化完成后，填料表面会出现明显的生物薄膜，A MBBR中由于设置的转速比较小还会有活性污泥存留，而OMBBR中几乎没有活性污泥，在OMBBR中发生的硝化反应更多的依靠填料上的生物膜参与完成。由此A/O MBBR系统无需设置排泥设施和污泥回流设施，相较于传统的活性污泥法，节约了基建成本，运行成本和污泥处理成本。
结合上述实施例可以看出，本发明的启动方法将排泥过程和驯化过程同步进行，驯化过程和挂膜过程同步进行，缩短了单独驯化污泥的时间成本，加快了系统的启动速度，并对系统中填料上的挂膜污泥起到了一定的筛选作用，可以有效解决MBBR工艺挂膜困难、启动周期较长、预挂膜后污泥脱落和处理效率不高的问题。能够实现A/O MBBR系统在处理高氨氮废水时快速，高效，稳定的启动，并且能在一定程度上实现污泥减量化，节约污泥处理成本，步骤简单，易于操作，适用于处理多种高氨氮废水。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，包括：
接种污泥：将取自污水厂的二沉池污泥作为接种污泥接种于装有悬浮生物填料的缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器中；
污泥闷曝：对接种污泥完成后的所述缺氧移动床生物膜反应器和好氧移动床生物膜反应器分别进行闷曝；
反应器连接：上述污泥闷曝结束后，撤出所述缺氧移动床生物膜反应器中的曝气装置，安装搅拌装置，所述好氧移动床生物膜反应器内保留曝气装置，将所述缺氧移动床生物膜反应器与好氧移动床生物膜反应器连接成缺氧-好氧移动床生物膜反应系统；
低负荷进水驯化：以连续流进水方式向所述A/O-MBBR系统泵入已稀释的高氨氮废水，通过不断进水驯化所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，同时排出所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统中的污泥，直至出水水质稳定；所述方法的低负荷进水驯化步骤中，已稀释的高氨氮废水的氨氮浓度为：100mg/L；该低负荷进水驯化步骤中，控制所述已稀释的高氨氮废水的C/N不低于5，pH值为7～8，温度为20～30℃，并曝气控制所述好氧移动床生物膜反应器中的溶解氧为3～5mg/L；所述出水水质稳定的出水氨氮为：达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准；
完成启动：待上述低负荷进水驯化至出水水质稳定后，提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷，完成启动。
2.根据权利要求1所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，所述方法的污泥闷曝步骤中，闷曝过程中，控制溶解氧浓度为3～5 mg/L；
对所述缺氧移动床生物膜反应器的闷曝时间为2天，静置1天，至反应器中的溶解氧浓度为0～0.2mg/L；
对所述好氧移动床生物膜反应器的闷曝时间为3天，至反应器中的溶解氧浓度为3～5mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，所述方法的反应器连接步骤中，具体连接方式为：
将进水泵的进水口作为原水进水口，所述进水泵的出水口顺次连接所述缺氧移动床生物膜反应器和所述好氧移动床生物膜反应器，所述好氧移动床生物膜反应器的出水口设有两个分支出水口，其中一个分支出水口作为系统出水口，另一个分支出水口经回流管路回流至所述缺氧移动床生物膜反应器的进水口；
所述好氧移动床生物膜反应器经所述回流管路回流至所述缺氧移动床生物膜反应器的回流比为300%。
4.根据权利要求1所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，向所述已稀释的高氨氮废水中添加乙酸钠控制C/N不低于5，以及向废水中添加NaHCO3或者HCl控制废水的pH值为7～8；通过伴热控制废水温度为20～30℃。
5.根据权利要求1或2所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，所述方法的完成启动步骤中，提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷为：
以减小原水稀释比的方式，每次增加100mg/L的幅度逐步提高所述缺氧-好氧移动床生物膜反应系统的进水氨氮负荷。
6.根据权利要求1或2所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，所述方法的完成启动步骤中，控制废水的C/N不低于5、废水的pH值为7～8，温度控制为20～30℃，并曝气控制所述好氧移动床生物膜反应器中的溶解氧为3～5mg/L。
7.根据权利要求6所述的缺氧-好氧移动床生物膜反应系统处理高氨氮废水的启动方法，其特征在于，向所述废水中添加乙酸钠控制C/N不低于5，以及向废水中添加NaHCO3或者HCl控制废水的pH值为7～8；通过伴热控制废水温度为20～30℃。
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