CN111302497A - 农业废水处理装置的快速启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业废水处理装置的快速启动方法，具体启动时，1）在好氧反应器内安装曝气器，并布设生物填料；然后厌氧反应器和好氧反应器分别接种活性污泥，装置内引入水，并构建生态浮岛；2）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值；3）对好氧反应器内进行充氧曝气，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，活性污泥全部排出；4）再次开启曝气系统并开启进水管向装置中进水，调节水力停留时间后完成农业废水处理装置的快速启动。本发明具有启动时间短、氧气利用效率高、环境适用能力强、抗冲击负荷高、微生物繁殖速度快等优点，尤其对农村生活污水等典型农业废水处理效果显著。

Description

农业废水处理装置的快速启动方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种农业废水处理装置的快速启动方法。
背景技术
我国农业生产中大量使用化肥、农药、地膜等化学投入品，造成严重的农业面源污染。据统计，目前我国农用化肥年施用量达到4600多万吨，平均每亩氮素化肥施用量已达12.7kg，分别是法国、德国、美国的1.5倍、1.6倍、3.3倍，但利用率只有30%左右，比发达国家低20~30%；农药年施用量145万t，平均每亩农药使用量为150g左右，约是欧盟国家的3倍，但一季的利用率也只有30%左右，仅相当于欧盟国家的一半。随着农业生产中化肥使用量的快速增长和不合理施用，加上农田漫灌和雨水径流的冲刷，使得农田径流水/农田尾水中N、P等污染物进入河流、湖泊、内海等水域，全国遭受不同程度农药污染的农田面积达到1.36亿亩。
针对农村污染现状和农业面源污染，我国通过多年的自主研发和借鉴国外的成功经验，目前已经形成了面向农业面源污染控制，农村生活污水治理，农业废弃物、畜禽粪便和生活垃圾处理，以及塘、浜和小河等水体修复等一系列颇有成效的技术。在农村生活污水处理和畜禽养殖废水处理方面，农村生活污水处理工艺主要有好氧生物处理、人工湿地和稳定塘系统、土地处理系统等，畜禽养殖废水处理工艺和技术主要有自然处理法、厌氧处理技术、好氧处理技术和混合处理法等。上述技术及相应的工程建设在削减农业面源污染负荷和改善生态环境均起到了一定的效果，但处理后尾水中的污染负荷依然可观，不仅造成污染物中氮、磷等养分资源的浪费，而且下游水体水质的改善效果甚微。
污染水体生物-生态联合修复技术已成为国外研究开发的重点技术之一。该技术是利用植物、微生物对水中污染物进行转移、转化及降解作用，使水体得以净化，具有处理效果好，工程造价相对较低，不需耗能或低耗能，运行成本低，无二次污染等优点。对于农业废水，生态处理工艺具有建设费用低、能耗低、运行管理方便等特点，而生物处理工艺可以弥补生态处理工艺受气候变化影响较大、处理效果不稳定等缺点，从而可以更好更高效地处理污水。
研究发现，废水处理工艺的启动方式是废水生物处理系统运行性能的关键因素之一，工艺调试过程微生物的驯化培养及工艺参数优化直接影响废水处理效果。目前，农业废水处理装置主要采用农村生活污水直接进行装置启动，存在启动时间长、微生物驯化效果差、污水处理效果不理想等问题。
发明内容
本发明提供一种农业废水处理装置的快速启动方法，能够实现快速启动，且对农业废水处理效果显著。
本发明的技术方案是，一种农业废水处理装置的快速启动方法，农业废水处理装置包括依次设置的进水管、厌氧反应器、好氧反应器、生态浮岛和出水管，其中生态浮岛位于好氧反应器上方；该装置具体启动方法为：
1）在好氧反应器内安装曝气器，并布设生物填料；然后向厌氧反应器内接种活性污泥1，好氧反应器内接种活性污泥2，再将废水从进水管引入，至出水管有出水为止停止进水；并在好氧反应器上方的水面构建生态浮岛，生态浮岛上种植水生植物；
2）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；
3）开启曝气系统对好氧反应器内进行充氧曝气，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，静置3~5 h后通过排泥口将厌氧反应器和好氧反应器中的活性污泥全部排出；
4）再次开启曝气系统，停曝比1：1，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L；
5）开启进水管向装置中进水，水力停留时间以每周调节2 d的速度从7 d依次调节至1d，并最终以水力停留时间1 d的进水速度连续运行1个月；
通过上述操作完成农业废水处理装置的快速启动。
进一步地，步骤1）中好氧反应器内曝气器安装密度为1~3 m2/个，曝气器距离好氧反应器底部高度为0.1~0.3 m。
进一步地，步骤1）中生物填料比表面积为300~800 m2/m3，填料安装比例为50~70%，填料层距上部水层高为0.3~0.7 m，填料层下部离曝气器的高度为0.5~1.0 m。
进一步地，所述的活性污泥1和活性污泥2分别取自城市污水处理厂厌氧池和好氧池
进一步地，所述活性污泥1和活性污泥2取样后过200目筛，再进行接种，接种泥水比为15~30%。
进一步地，构建生态浮岛时，根据农业废水处理装置安装调试时间选取适合当季作物的水生植物，水生植物为水芹菜、生菜或油麦菜。
进一步地，水生植物植株高度为15~30 cm，种植密度为30~80株/m2。
更进一步地，步骤2）中废水的C、N、P营养比为100~200：10：1；pH值为7.0~7.5。
进一步地，其中C、N、P营养比通过添加乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾进行调节；pH值采用HCl或NaOH调节。
进一步地，步骤3）中曝气时，环境温度高于30℃时曝气1~3 d；环境温度低于20℃时曝气10~15 d；环境温度为20~30℃时曝气3~5 d。
本发明还具有以下有益效果：
1、通过在好氧反应器内设置生物填料，其具有亲水性好、容易挂膜、流动性好、比表面积大、生物活性高、处理效果好、使用寿命长等优点，非常适合用于农业废水的处理。
2、采用来自污水处理厂厌氧池及好氧池的活性污泥，可有效缩短微生物驯化时间；将污泥过筛除去砂石等杂质；控制接种泥水比15-30%可提高填料挂膜效果。
3、本发明通过控制废水中的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；通过初始曝气的控制，促进污染物的传质效率和利于浓度梯度的形成，从而形成功能微生物生态结构与梯度分布，实现农业废水同步脱氮除磷功能。
4、在肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，排出污泥，减少运行期间污泥产量，然后再次曝气，曝气时控制一定的停曝比，在启动过程中改变曝气方式，即先持续曝气后间断曝气可以延长氧气在废水中的停留时间，氧气利用效率高，而且可以降低污泥产量，节约污泥处理费用，在农业废水处理领域具有较好的应用前景。
5、本发明提供的装置启动方法环境适用能力强、抗冲击负荷高、微生物繁殖速度快等优点，尤其对农村生活污水等典型农业废水处理效果显著。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例1：
一种农业废水处理装置的快速启动方法，农业废水处理装置包括依次设置的进水管、厌氧反应器、好氧反应器、生态浮岛和出水管，其中生态浮岛位于好氧反应器上方；该装置具体启动方法为：
1）根据好氧反应器容积大小确定曝气器型号、安装密度及曝气器距离好氧反应器底部的高度，安装好曝气器。此处曝气器型号为NP-330型锥形高效曝气器，曝气器安装密度为2m2/个，曝气器距离好氧反应器底部高度为0.2 m。
2）在好氧反应器内布设生物填料；选取的生物填料比表面积为500 m2/m3，填料安装比例为70%，填料层距上部水层高约为0.5 m，填料层下部离曝气器的高度约为0.5 m。
3）向厌氧反应器内接种活性污泥1，好氧反应器内接种活性污泥2，活性污泥1和活性污泥2分别取自城市污水处理厂厌氧池和好氧池，经200目过筛除去砂石等杂质接种至厌氧折流板反应器和好氧生化反应器，接种比例为20%(泥水比) 。
4）将废水从进水管引入，至出水管有出水为止停止进水；并在好氧反应器上方的水面构建生态浮岛，生态浮岛上种植水生植物；此处选取的水生植物为水芹菜，植株高度为15~30 cm，种植密度为30株/m2。
5）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；其中C、N、P营养比为100~200：10：1，pH值为7.15；C、N、P营养比通过添加乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾进行调控，pH值采用合适浓度的HCl或NaOH调节。
6）开启曝气系统对好氧反应器内进行充氧曝气，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，静置3~5 h后通过排泥口将厌氧反应器和好氧反应器中的活性污泥全部排出；
4）再次开启曝气系统，停曝比1：1，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L；
5）开启进水管向装置中进水，水力停留时间以每周调节2 d的速度从7 d依次调节至1d，并最终以水力停留时间1 d的进水速度连续运行1个月；
通过上述操作完成农业废水处理装置的快速启动，具体启动用时为一个半月。
采用上述方法启动水处理装置后，针对进水污染指标为COD浓度为284~385 mg/L，BOD5浓度为31.4~57.8 mg/L，NH3-N浓度为2.34~9.31 mg/L，pH值为7.14~8.31的农村生活污水，水力停留时间为 1d时经处理后出水水质指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A排放标准。
实施例2：（对于区间范围，实施例列举时应尽量涉及范围的端值和中间值，下main的参数有略微调整，但都在权利要求的大区间范围内）
一种农业废水处理装置的快速启动方法，农业废水处理装置包括依次设置的进水管、厌氧反应器、好氧反应器、生态浮岛和出水管，其中生态浮岛位于好氧反应器上方；该装置具体启动方法为：
1）根据好氧反应器容积大小确定曝气器型号、安装密度及曝气器距离好氧反应器底部的高度，安装好曝气器。此处曝气器型号为NP-330型锥形高效曝气器，曝气器安装密度为2m2/个，曝气器距离好氧反应器底部高度为0.3 m。
2）在好氧反应器内布设生物填料；选取的生物填料比表面积为500 m2/m3，填料安装比例为50%，填料层距上部水层高约为0.5 m，填料层下部离曝气器的高度约为0.5 m。
3）向厌氧反应器内接种活性污泥1，好氧反应器内接种活性污泥2，活性污泥1和活性污泥2分别取自城市污水处理厂厌氧池和好氧池，经200目过筛除去砂石等杂质接种至厌氧折流板反应器和好氧生化反应器，接种比例为15%(泥水比) 。
4）将废水从进水管引入，至出水管有出水为止停止进水；并在好氧反应器上方的水面构建生态浮岛，生态浮岛上种植水生植物；此处选取的水生植物为水芹菜，植株高度为15~30 cm，种植密度为40株/m2。
5）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；其中C、N、P营养比为150~200：10：1，pH值为7.0；C、N、P营养比通过添加乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾进行调控，pH值采用合适浓度的HCl或NaOH调节。
6）开启曝气系统对好氧反应器内进行充氧曝气，环境温度为24℃，曝气4 d，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，静置3~5 h后通过排泥口将厌氧反应器和好氧反应器中的活性污泥全部排出；
4）再次开启曝气系统，停曝比1：1，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L；
5）开启进水管向装置中进水，水力停留时间以每周调节2 d的速度从7 d依次调节至1d，并最终以水力停留时间1 d的进水速度连续运行1个月；
通过上述操作完成农业废水处理装置的快速启动，具体启动用时为一个半月。
采用上述方法启动水处理装置后，针对进水污染指标为COD浓度为284~385 mg/L，BOD5浓度为31.4~57.8 mg/L，NH3-N浓度为2.34~9.31 mg/L，pH值为7.14~8.31的农村生活污水，水力停留时间为1d时经处理后出水水质指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A排放标准。
实施例3：
一种农业废水处理装置的快速启动方法，农业废水处理装置包括依次设置的进水管、厌氧反应器、好氧反应器、生态浮岛和出水管，其中生态浮岛位于好氧反应器上方；该装置具体启动方法为：
1）根据好氧反应器容积大小确定曝气器型号、安装密度及曝气器距离好氧反应器底部的高度，安装好曝气器。此处曝气器型号为NP-330型锥形高效曝气器，曝气器安装密度为3m2/个，曝气器距离好氧反应器底部高度为0.1m。
2）在好氧反应器内布设生物填料；选取的生物填料比表面积为800 m2/m3，填料安装比例为60%，填料层距上部水层高约为0.7 m，填料层下部离曝气器的高度约为1 m。
3）向厌氧反应器内接种活性污泥1，好氧反应器内接种活性污泥2，活性污泥1和活性污泥2分别取自城市污水处理厂厌氧池和好氧池，经200目过筛除去砂石等杂质接种至厌氧折流板反应器和好氧生化反应器，接种比例为30%(泥水比) 。
4）将废水从进水管引入，至出水管有出水为止停止进水；并在好氧反应器上方的水面构建生态浮岛，生态浮岛上种植水生植物；此处选取的水生植物为水芹菜，植株高度为20-30 cm，种植密度为70株/m2。
5）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；其中C、N、P营养比为100~150：10：1，pH值为7.3；C、N、P营养比通过添加乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾进行调控，pH值采用合适浓度的HCl或NaOH调节。
6）开启曝气系统对好氧反应器内进行充氧曝气，环境温度为10℃，曝气15 d，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，静置3~5 h后通过排泥口将厌氧反应器和好氧反应器中的活性污泥全部排出；
4）再次开启曝气系统，停曝比1：1，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L；
5）开启进水管向装置中进水，水力停留时间以每周调节2 d的速度从7 d依次调节至1d，并最终以水力停留时间1 d的进水速度连续运行1个月；
通过上述操作完成农业废水处理装置的快速启动，具体启动用时约两个月。
采用上述方法启动水处理装置后，针对进水污染指标为COD浓度为284~385 mg/L，BOD5浓度为31.4~57.8 mg/L，NH3-N浓度为2.34~9.31 mg/L，pH值为7.14~8.31的农村生活污水，水力停留时间为 1d时经处理后出水水质指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A排放标准。

Claims (10)

1.一种农业废水处理装置的快速启动方法，其特征在于，农业废水处理装置包括依次设置的进水管、厌氧反应器、好氧反应器、生态浮岛和出水管，其中生态浮岛位于好氧反应器上方；该装置具体启动方法为：
1）在好氧反应器内安装曝气器，并布设生物填料；然后向厌氧反应器内接种活性污泥1，好氧反应器内接种活性污泥2，再将废水从进水管引入，至出水管有出水为止停止进水；并在好氧反应器上方的水面构建生态浮岛，生态浮岛上种植水生植物；
2）调节装置中废水的C、N、P营养比和pH值，提供适于脱氮除磷微生物生长、繁殖的微环境；
3）开启曝气系统对好氧反应器内进行充氧曝气，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L，肉眼观察生物填料表面颜色变黄且有明显附着物时停止曝气，静置3~5 h后通过排泥口将厌氧反应器和好氧反应器中的活性污泥全部排出；
4）再次开启曝气系统，停曝比1：1，控制溶解氧浓度为2.5~3.5 mg/L；
5）开启进水管向装置中进水，水力停留时间以每周调节2 d的速度从7 d依次调节至1d，并最终以水力停留时间1 d的进水速度连续运行1个月；
通过上述操作完成农业废水处理装置的快速启动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中好氧反应器内曝气器安装密度为1~3 m2/个，曝气器距离好氧反应器底部高度为0.1~0.3 m。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中生物填料比表面积为300~800 m2/m3，填料安装比例为50~70%，填料层距上部水层高为0.3~0.7 m，填料层下部离曝气器的高度为0.5~1.0 m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的活性污泥1和活性污泥2分别取自城市污水处理厂厌氧池和好氧池。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述活性污泥1和活性污泥2取样后过200目筛，再进行接种，接种泥水比为15~30%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：构建生态浮岛时，根据农业废水处理装置安装调试时间选取适合当季作物的水生植物，水生植物为水芹菜、生菜或油麦菜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：水生植物植株高度为15~30 cm，种植密度为30~80株/m2。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于：步骤2）中废水的C、N、P营养比为100~200：10：1；pH值为7.0~7.5。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：其中C、N、P营养比通过添加乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾进行调节；pH值采用HCl或NaOH调节。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中曝气时，环境温度高于30℃时曝气1~3 d；环境温度低于20℃时曝气10~15 d；环境温度为20~30℃时曝气3~5 d。
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Title
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