CN110683646A - 一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体提供了一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺。所述工艺包括：(1)以制革厂好氧池活性污泥为菌源，使用短程硝化细菌专用无机盐培养基进行富集培养，制备短程硝化菌剂；(2)按一定比例将短程硝化菌剂接种于制革厂好氧池，并进行现场工艺调控；(3)好氧池形成短程硝化后，通过硝化液回流且向缺氧池投加碳源，实现短程硝化‑反硝化工艺脱氮。本发明是通过生化系统外短程硝化菌剂培养和生化系统工艺调控可相结合的方式，可快速实现短程硝化反硝化工艺的启动，具有启动时间短，运行成本低，操作简单方便，总氮去除率高的优点，可实现生化系统短程硝化反硝化工艺长期稳定运行。

Description

一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体提供了一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺。

背景技术

生物脱氮工艺是将污水中的含氮化合物经过氨化作用，硝化作用，反硝化作用，最后转化为氮气，具有经济、有效、易操作、无二次污染等特点，被公认为最有发展前途的方法。

短程硝化反硝化脱氮工艺是一种全新的生物脱氮工艺，该工艺与传统的生物脱氮工艺相比较具有设备简单，能耗少，污泥产量低，脱氮效率高等优势。随着污水处理行业的发展，对处理工艺的要求也越来越高，低投资，低成本，低能耗的新型污水处理技术必将逐渐取代传统的工艺，成为污水行业未来的发展方向。

CN201711340321.6中提出了一种短程硝化工艺启动及运行性能强化方法，它的特点是将城市污水处理厂二沉池活性污泥分阶段接种于上流式污泥反应器中，反应器悬挂或堆积载体填料；控制反应器内温度恒温范围为26-34℃，DO浓度水平为0.2-1.0mg/L，进水氨氮浓度为50-70mg/L，在运行10-30天后向短程硝化反应器进水中添加Fe(Ⅱ)离子2.3-10.0mg/L以降低NO2--N对功能菌群的抑制作用，提高系统功能菌群生物量，强化功能菌群的富集，加快短程硝化工艺启动。

CN200410017477.7中提出了一种含氨废水短程硝化快速启动方法，它的特点是以好氧活性污泥作为接种物，采用连续操作方式，将温度控制在25℃～28℃，pH值控制在7.2～7.5，溶解氧浓度控制在2.5～3.0mg/L，富集足量的硝化菌；当氨氮去除率达98％且运行稳定时将pH值调到8.0～8.2，温度控制在32℃～35℃之间，溶解氧浓度控制在1.0～1.5mg/L，优选亚硝酸细菌，淘汰硝酸细菌。启动过程中含氨废水的初始浓度为5～6mmol/L，终浓度为30mmol/L，运行39d～46d可实现短程硝化的快速启动。

皮革废水是指制革生产在准备和鞣制阶段，即在湿操作过程中产生的废水。制革厂废水排放量大、pH值高、色度高、污染物种类繁多、成分复杂。主要污染物有重金属铬、可溶性蛋白质、皮屑、悬浮物、丹宁、木质素、无机盐、油类、表面活性剂、染料以及树脂等。现有技术在处理上述皮革废水时存在一定的难度。

目前虽然上述的短程硝化反硝化工艺已经受到普遍关注和认可，但大部分工艺都停留在小试和中试阶段，存在操作复杂，成本投入较高，启动时间长，难以实现工业化应用。因此，能否提供一种廉价快速简便的短程硝化反硝化启动工艺，并将其应用于皮革废水处理当中，成为行业研究的重点和难题。

发明内容

本发明针对上述技术存在的不足，提供了一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺。所述工艺包括：(1)以制革厂好氧池活性污泥为菌源，使用短程硝化细菌专用无机盐培养基进行富集培养，制备短程硝化菌剂；(2)按一定比例将短程硝化菌剂接种于制革厂好氧池，并进行现场工艺调控；(3)好氧池形成短程硝化后，通过硝化液回流且向缺氧池投加碳源，实现短程硝化-反硝化工艺脱氮。本发明是通过生化系统外短程硝化菌剂培养和生化系统工艺调控可相结合的方式，可快速实现短程硝化反硝化工艺的启动，具有启动时间短，运行成本低，操作简单方便，总氮去除率高的优点，可实现生化系统短程硝化反硝化工艺长期稳定运行。

本发明的具体技术方案如下：

一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其具体步骤如下：

(1)以制革厂好氧池活性污泥为菌源，使用短程硝化细菌专用无机盐培养基进行富集培养，制备短程硝化菌剂；

其中所述的短程硝化细菌专用无机盐培养基配方为：水为溶剂、氯化钠0.3-1.0g/L、无水硫酸镁0.05-0.2g/L、七水硫酸亚铁0.1-0.5g/L、微量元素母液1-10ml/L；其中的微量元素母液配方：六水氯化钴0.3-0.6g/L、四水氯化锰1.0-3.0g/L、二水钼酸钠0.1-0.5g/L；

具体培养方法为：

以SBR反应器作为菌剂驯化反应装置，配以可调控的曝气装置和搅拌装置，以200-300mg/L浓度的氨氮水作为进水，控制反应器pH为7.5-8.5，温度为25-35℃，DO为0.5-2mg/L,并向反应器内投加上述短程硝化菌剂专用无机盐培养基，开启曝气和搅拌，开始进行短程硝化菌剂培养；反应24h后停止通气和搅拌，自然沉降后排出上清液，留下菌体，然后往反应器中补入新的含氨氮废水和无机盐培养基；当氨氮去除率大于80％时提高进水的氨氮浓度，每次提高的幅度为50-100mg/L，直至氨氮降解速率达到400mg/(L.d)以上，出水亚硝态氮累积率≥95％，完成短程硝化菌剂制备；

(2)将短程硝化菌剂接种于皮革厂生化系统好氧池，接种比例为生化系统好氧池有效容积的0.1％-1％，并进行工艺调控；

(3)好氧池形成短程硝化后，通过硝化液回流且向缺氧池投加碳源，实现短程硝化-反硝化工艺脱氮；

其中步骤(1)所述好氧池活性污泥可以是任意皮革厂好氧池活性污泥，但不同皮革厂污泥之间存在差异性，会影响后续工艺效果，因此选择的接种浓度为MLSS 2000-5000mg/L；

步骤(1)中最终制备的短程硝化菌剂具有如下特点：氨氮降解速率400-1000mg/(L.d)，产物中亚硝态氮积累率≥95％；与现有技术相比，氨氮降解速率较初始提升200％-300％，菌剂亚硝态氮累积率由初始的10％以内提高至95％以上。

有了极大的提升；

步骤(2)中短程硝化菌剂向好氧池中的接种比例按照体积比为0.1％-1％进行接种；接种位置为好氧系统第一级好氧池最前段；

步骤(2)中工艺为：温度为25-35℃，pH为7.0-8.5，溶解氧浓度为0.5-3mg/L，水力停留时间为12-48h；水力停留时间需根据好氧池出水氨氮指标及亚硝态氮累积率进行调整，在保证好氧出水氨氮指标达标的前提下尽量提高亚硝态氮累积率；

更进一步的，所述步骤(3)中硝化液回流比为100％-300％；投加碳源的量为，按照反硝化过程缺氧池碳氮比为3.0-5.0；根据缺氧池出水总氮指标适当调节具体的碳源投加量，防止缺氧池出水碳源过剩导致资源浪费，所采用的碳源一般是外部投加的有机碳源，如葡萄糖，甲醇，乙酸钠等；

通过上述工艺调整，在步骤(3)中好氧池形成短程硝化的特征为：氨氮降解速率200-600mg/(L.d)，好氧池出水亚硝态氮积累率≥80％；

需要说明的是，菌剂驯化培养过程为定向培养，有效菌数量占比较大，而在实际的生化系统中，水质复杂，活性微生物种类繁多，有效菌数量相对较少，两者的差异是否符合现有工艺情况的。

目前短程硝化反硝化工艺启动和运行方法较多，但大都是仅限于小试和中试的启动工艺，通过建立的中小型装置，控制培养运行过程中的参数，来实现较小系统的工艺启动，无法实现短程硝化反硝化工艺在原位生化系统的快速启动，本发明利用原生化系统污泥，系统外驯化培养接种，实现原位生化系统短程硝化反硝化工艺的快速启动，且工艺运行方便，可调控范围广，适应性强。

本发明方法驯化培养出的菌剂出自原生化系统的活性污泥，可快速适应生化系统的环境，可使菌剂快速见效，配合生化系统的工艺调控，可快速实现短程硝化反硝化工艺的启动，同时有效的避免了生化系统工艺调控中可能造成的出水指标不合格现象。

采用上述工艺后，通过菌剂驯化，驯化后的菌剂反向投加到生化系统，实现生化系统短程硝化反硝化工艺的快速启动，菌剂驯化时间为10-15d,现场工艺调试时间为5-10d,而现有的短程硝化工艺启动时间为30-60d，且启动过程复杂，不适于生化系统原位短程硝化反硝化工艺的启动；同时本发明工艺操作简单且运行稳定，很好的解决了短程硝化反硝化工艺难以实现工业化应用的问题。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。

实施例1

短程硝化菌剂制备

(1)取皮革废水处理生化系统好氧活性污泥接种到入短程硝化菌剂培养反应器，接种浓度为MLSS 2000-5000mg/L；

(2)以200-300mg/L的氨氮水作为反应器进水，控制反应器pH为7.5-8.5，温度为25-35℃，并向反应器内投加短程硝化菌剂专用无机盐培养基，培养基配方为：水为溶剂、氯化钠0.3-1.0g/L、无水硫酸镁0.05-0.2g/L、七水硫酸亚铁0.1-0.5g/L、微量元素母液1-10ml/L；微量元素母液配方：六水氯化钴0.3-0.6g/L、四水氯化锰1.0-3.0g/L、二水钼酸钠0.1-0.5g/L，向反应器内通气，控制溶解氧浓度为0.5-2mg/L，开始进行短程硝化菌剂培养；

(3)反应24h后停止通气和搅拌，自然沉降后排出上清液，留下菌体，然后向反应器中补入新的氨氮水和无机盐培养基；

(4)当氨氮去除率大于80％时提高进水的氨氮浓度，每次提高的幅度为50-100mg/L，直至短程硝化菌剂氨氮降解速率达到400mg/(L.d)以上，出水亚硝态氮累积率≥95％，即为完成短程硝化菌剂制备。

实施例2

某制革废水经物化预处理后，经检测废水指标为：氨氮1200mg/L、硝态氮和亚硝态氮接近0mg/L、总氮1400mg/L、COD 1500mg/L，生化系统总体积2000m，好氧池出水亚硝态氮浓度为0mg/L,硝态氮为600mg/L，执行皮革废水间排标准(氨氮≤70mg/L、总氮≤140mg/L、COD≤300mg/L)，利用该方法进行运行工艺调整如下：

(1)取该厂生化系统好氧活性污泥接种到入总体积为3m的SBR生物反应器内进行短程硝化菌剂培养，接种量为MLSS 3000mg/L。

(2)向反应器内注入浓度为200mg/L的氨氮溶液，向反应器内投加短程硝化菌剂专用无机盐培养基，培养基配方为：水为溶剂、氯化钠0.3-1.0g/L、无水硫酸镁0.05-0.2g/L、七水硫酸亚铁0.1-0.5g/L、微量元素母液1-10ml/L；微量元素母液配方：六水氯化钴0.3-0.6g/L、四水氯化锰1.0-3.0g/L、二水钼酸钠0.1-0.5g/L进行曝气培养，控制反应器温度为25-35℃，控制pH为7.5-8.5，控制溶解氧浓度为0.5-2mg/L，控制反应时间为24h；

24h后停止曝气，静止弃上清液，保留活性污泥，再次向反应器内注入氨氮溶液及短程硝化菌剂无机盐培养基，当氨氮去除率大于80％时提高进水的氨氮浓度，每次提高的幅度为50-100mg/L，继续培养直至菌剂氨氮降解速率达到400mg/(L.d)以上，菌剂培养12d后出水亚硝态氮累积率≥95％，完成短程硝化菌剂制备。

(3)将上述制备好的短程硝化菌剂全部接种到生化系统第一级好氧池前段。

(4)调节生化系统现场工艺，控制好氧池PH为7-8.5，调控DO为0.5-3mg/L。温度指标为25-35℃，消化液回流比为300％。

(5)在菌剂投加及现场调控7d后，生化系统好氧池出水亚硝态氮转化率达到80％以上，生化出水氨氮30mg/L以下，总氮浓度100mg/L以下，COD200mg/L以下，实现了生化系统短程硝化反硝化工艺的启动和系统出水达标排放。

实施例3

某制革废水经物化预处理后，经检测废水指标为：氨氮400mg/L、硝态氮和亚硝态氮接近0mg/L、总氮500mg/L、COD 600mg/L，生化系统总体积6000m，好氧池出水亚硝态氮浓度为0mg/L,硝态氮为150mg/L,执行制革废水间排标准(氨氮≤70mg/L、总氮≤140mg/L、COD≤300mg/L)，利用该方法进行运行工艺调整如下：

(1)取该厂生化系统好氧活性污泥接种到入总体积为8m的生物反应器内进行短程硝化菌剂培养，接种量为MLSS 3000mg/L。

(2)向反应器内注入浓度为200mg/L的氨氮溶液，想反应器内投加短程硝化菌剂专用无机盐培养基，培养基配方为：水为溶剂、氯化钠0.3-1.0g/L、无水硫酸镁0.05-0.2g/L、七水硫酸亚铁0.1-0.5g/L、微量元素母液1-10ml/L；微量元素母液配方：六水氯化钴0.3-0.6g/L、四水氯化锰1.0-3.0g/L、二水钼酸钠0.1-0.5g/L，进行曝气培养，控制反应器温度为25-35℃，控制pH为7.5-8.5，控制溶解氧浓度为0.5-2mg/L，控制反应时间为24h；

24h后停止曝气，静止弃上清液，保留活性污泥。再次向反应器内注入氨氮溶液及短程硝化菌剂无机盐培养基，当氨氮去除率大于80％时提高进水的氨氮浓度，每次提高的幅度为50-100mg/L，继续培养直至菌剂氨氮降解速率达到400mg/(L.d)以上，菌剂培养14d后出水亚硝态氮累积率≥95％，完成短程硝化菌剂制备。

(3)将上述制备好的短程硝化菌剂全部接种到生化系统第一级好氧池前段。

(4)调节生化系统现场工艺，控制好氧池PH为7-8.5，DO为0.5-3mg/L。温度指标为25-35℃，消化液回流比为300％。

(5)在菌剂投加及现场调控10d后，生化系统好氧池出水亚硝态氮转化率达到85％以上，生化出水氨氮浓度20mg/L以下，总氮浓度90mg/L以下，COD180 mg/L以下，实现了生化系统短程硝化反硝化工艺的启动。

上述实施例2和3中的整个流程时间不超过25d，而现有的短程硝化工艺启动时间为30-60d，且启动过程复杂，不适于生化系统原位短程硝化反硝化工艺的启动；可见本发明工艺操作简单且运行稳定，很好的解决了短程硝化反硝化工艺难以实现工业化应用的问题。

Claims (8)

1.一种皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：具体步骤如下：

(1)以制革厂好氧池活性污泥为菌源，使用短程硝化细菌专用无机盐培养基进行富集培养，制备短程硝化菌剂；

具体培养方法为：

以SBR反应器作为菌剂驯化反应装置，配以可调控的曝气装置和搅拌装置，以200-300mg/L浓度的氨氮水作为进水，控制反应器pH为7.5-8.5，温度为25-35℃，DO为0.5-2mg/L,并向反应器内投加上述短程硝化菌剂专用无机盐培养基，开启曝气和搅拌，开始进行短程硝化菌剂培养；反应24h后停止通气和搅拌，自然沉降后排出上清液，留下菌体，然后往反应器中补入新的含氨氮废水和无机盐培养基；当氨氮去除率大于80％时提高进水的氨氮浓度，每次提高的幅度为50-100mg/L，直至氨氮降解速率达到400mg/(L.d)以上，出水亚硝态氮累积率≥95％，完成短程硝化菌剂制备；

(2)将短程硝化菌剂接种于皮革厂生化系统好氧池，接种比例为生化系统好氧池有效容积的0.1％-1％，并进行工艺调控；

(3)好氧池形成短程硝化后，通过硝化液回流且向缺氧池投加碳源，实现短程硝化-反硝化工艺脱氮。

2.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述好氧池活性污泥的接种浓度为MLSS 2000-5000mg/L。

3.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(1)中短程硝化细菌专用无机盐培养基配方为：水为溶剂、氯化钠0.3-1.0g/L、无水硫酸镁0.05-0.2g/L、七水硫酸亚铁0.1-0.5g/L、微量元素母液1-10ml/L；微量元素母液配方：六水氯化钴0.3-0.6g/L、四水氯化锰1.0-3.0g/L、二水钼酸钠0.1-0.5g/L。

4.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(1)中获得的短程硝化菌剂特征为：氨氮降解速率400-1000mg/(L.d)、产物中亚硝态氮积累率≥95％。

5.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(2)中现场工艺为：温度为25-35℃，pH为7.0-8.5，溶解氧浓度为0.5-3mg/L，水力停留时间为12-48h。

6.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(2)中好氧池形成短程硝化的特征为：氨氮降解速率200-600mg/(L.d)、产物中亚硝态氮积累率≥80％。

7.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(3)中硝化液回流比为100％-300％。

8.根据权利要求1所述的皮革废水快速实现短程硝化反硝化的工艺，其特征在于：步骤(3)中投加碳源的量为，按照缺氧池碳氮比为3.0-5.0。