CN115028321A - 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺 - Google Patents

一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN115028321A
CN115028321A CN202210727287.2A CN202210727287A CN115028321A CN 115028321 A CN115028321 A CN 115028321A CN 202210727287 A CN202210727287 A CN 202210727287A CN 115028321 A CN115028321 A CN 115028321A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
activated sludge
ammonia nitrogen
microalgae
chlorella
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210727287.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115028321B (zh
Inventor
胡智泉
李炳堂
包美玲
刘冬啟
程龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202210727287.2A priority Critical patent/CN115028321B/zh
Publication of CN115028321A publication Critical patent/CN115028321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115028321B publication Critical patent/CN115028321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/14—NH3-N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/16—Total nitrogen (tkN-N)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/22—O2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • C02F3/307—Nitrification and denitrification treatment characterised by direct conversion of nitrite to molecular nitrogen, e.g. by using the Anammox process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C02F3/325—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae as symbiotic combination of algae and bacteria
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，主要包括一级净化器、藻菌生物膜反应器及二级净化器，其中一级净化器主要通过过滤方式去除进水中的大颗粒杂质，藻菌生物膜反应器通过将驯化完成的短程硝化污泥与小球藻联合，构建藻菌共生体系处理污水，导光纤维为藻菌生物膜中的小球藻提供光源，小球藻光合作用可提供微生物所需的氧气。通过控制光照时间及光照强度，可实现反应器好氧‑缺氧交替环境，在运行良好时处理系统无需曝气即能顺利实现氮磷的去除，同时针对藻菌污水处理工艺中微藻易流失、SS含量高等问题，设计了二级净化器对出水进一步处理。

Description

一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺
技术领域
本发明涉及污水处理强化生物脱氮技术领域，具体涉及一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺。
背景技术
利用传统生物脱氮技术处理含高浓度氨氮污水时，反硝化阶段碳源需求量高，然而当污水水质C/N比低，在不补充外加碳源情况下传统生物脱氮技术脱氮效果较差，相比传统生物脱氮技术而言，短程生物脱氮技术具有节约25％左右的需氧量和40％左右的反硝化碳源等优势，越来越多的学者对短程硝化反硝化技术在污水处理中的应用展开了研究。然而在实际污水处理中，亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性会在系统运行一段时间后逐渐恢复，这给短程硝化反硝化系统的连续稳定运行带来挑战。
菌藻共生生物膜污水处理技术具有低耗高效、抗冲击负荷及环境毒性耐受能力强等优势，目前受到广泛关注，菌-藻共生污水处理技术的兴起有助于缓解污水处理压力，利用细菌与微藻协同作用机制、藻体强耐受能力及生物质高效资源化，可同步实现水中污染物的有效去除与微藻生物量收获，具有运行成本低、能耗小、效率高等优点。然而，由于微藻形体较小，游离的微藻不易通过传统沉淀池沉淀去除，这导致藻菌共生污水处理系统出水中常常含有较高浓度的藻细胞，出水水质变差，给藻菌共生水处理技术的应用带来极大挑战。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，从而实现污水稳定高效的短程脱氮。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，包括利用微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的装置，所述装置包括反应器壳体，所述反应器壳体内包括自下而上设置的一级净化器，所述一级净化器的底部侧壁连接有进水管，所述藻菌生物膜反应器内铺设有导光纤维和柔性填料，所述藻菌生物膜反应器内接种有驯化完成的短程硝化污泥及小球藻；
高氨氮废水从进水管进入一级净化器，经一级净化器初步处理后进入藻菌生物膜反应器内除去大部分氮，然后经二级净化器进一步除藻脱氮后排出。
优选的，所述一级净化器包括填料承托层，所述填料承托层的上方铺设有矿物填料。
优选的，所述二级净化器内铺设有聚氨酯填料，所述聚氨酯填料表面附着有好氧反硝化细菌。
优选的，所述藻菌生物膜反应器的两侧设置有内循环管。
优选的，所述藻菌生物膜反应器内设有曝气管。
优选的，短程硝化污泥的浓度为3000-5000mg/L。
优选的，小球藻的浓度为300-500mg/L。
优选的，所述一级净化器的下方设置有沉淀池，所述沉淀池的底部连通有放空管。
优选的，所述藻菌生物膜反应器内设有水质监测器，所述水质监测器通过电缆与PLC自动控制系统连接。
优选的，所述二级净化器的侧壁上部设有溢流堰。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，主要包括一级净化器、藻菌生物膜反应器及二级净化器，其中一级净化器主要通过过滤方式去除进水中的大颗粒杂质，藻菌生物膜反应器是通过将驯化完成的短程硝化污泥与小球藻联合，构建藻菌共生体系处理污水，导光纤维为藻菌生物膜中的小球藻提供光源，小球藻光合作用可提供微生物所需的氧气，通过控制光照时间及光照强度，可实现反应器好氧-缺氧交替环境，在运行良好时处理系统无需曝气即能顺利实现氮磷的去除，同时针对藻菌处理工艺中微藻易流失、SS含量高等问题，设计了二级净化器对出水进一步处理。
(2)在光照阶段，附着在菌膜外的小球藻通过光合作用产氧和同化吸收部分氮，这降低了硝化阶段对DO的需求，在运行稳定后藻菌共生体系无需外部供氧，可达到节能降耗的目的。
(3)高浓度的游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)和低浓度DO环境有效地抑制了NOB的活性，氨氧化细菌(AOB)成为优势菌种，系统产生稳定的短程硝化过程，反硝化阶段碳源需求量降低。
(4)藻菌共生体系中小球藻和细菌分泌较多的EPS，藻菌生物膜较稳定，抗水流剪切能力强，同时系统因短程硝化反硝化和生物吸收作用，脱氮除磷效果较好。
(5)一级净化器中的填料不仅能通过吸附、离子交换等方式去除一部分氮，还能通过吸附、化学沉淀等方式去除废水中的磷。
(6)二级净化器中填料生物膜富含好氧反硝化细菌，能够进一步去除出水中的氮素，提高系统对高氨氮废水的处理效率，而其下方的藻菌生物膜反应器则能够为好氧反硝化细菌提供DO与碳源。
附图说明
图1是本发明提供的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的装置示意图；
图2是本发明实施例1与对比例1对模拟沼液中氨氮的处理效果对比图；
图3是本发明实施例1与对比例1对模拟沼液中TN的处理效果对比图；
图4是本发明实施例1与对比例1对模拟沼液中TP的处理效果对比图。
图中：1、二级净化器；2、内循环管；3、藻菌生物膜反应器；4、导光纤维；5、柔性填料；6、曝气管；7、一级净化器；8、进水管；9、放空管；10、沉淀池；11、填料承托层；12、矿物填料；13、水质监测器；14、电缆；15、PLC自动控制系统；16、溢流堰；17、聚氨酯填料。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，包括利用微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的装置，所述装置包括反应器壳体，所述反应器壳体内包括自下而上设置的一级净化器7、藻菌生物膜反应器3和二级净化器1，所述一级净化器7的底部侧壁连接有进水管8，所述藻菌生物膜反应器3内铺设有导光纤维4和柔性填料5，所述藻菌生物膜反应器3内接种有驯化完成的短程硝化污泥及小球藻；
高氨氮废水从进水管进入一级净化器，经一级净化器初步处理后进入藻菌生物膜反应器内除去大部分氮，然后经二级净化器进一步除藻脱氮后排出。
具体的，所述一级净化器7包括填料承托层11，所述填料承托层11的上方铺设有矿物填料12。
具体的，矿物填料由天然矿物在粘结剂(生石膏、熟石灰)作用下经高温焙烧制备而成，其中天然矿物包括粘土、沸石、蒙脱石。
具体的，所述二级净化器1内铺设有聚氨酯填料17，所述聚氨酯填料17表面通过生物挂膜方式引入好氧反硝化菌群以进一步去除出水中的残留氮。
具体的，所述藻菌生物膜反应器3的两侧设置有内循环管2，通过污水内循环实现藻菌生物膜反应器内污水的均匀混合。
具体的，所述藻菌生物膜反应器3内设有曝气管6。
具体的，所述一级净化器7的下方设置有沉淀池10，所述沉淀池10的底部连通有放空管9。
具体的，所述藻菌生物膜反应器3内设有水质监测器13，所述水质监测器13通过电缆14与PLC自动控制系统15连接。
具体的，所述二级净化器1的侧壁上部设有溢流堰16，经处理后的废水从溢流堰流出。
具体的，藻菌生物膜反应器(PSBBR)的建立步骤如下：首先，在反应器中以氨氮浓度150-300mg/L的污水为进水，接种短程硝化污泥于反应器中，接种后的活性污泥浓度(MLSS)与挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)之比为0.70-0.74，污泥体积指数(SVI)＝80-85mL/g，污泥沉降性能良好，PLC自动控制系统控制反应器运行工序，每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，水力停留时间为2d，污泥停留时间25d，反应器内pH为7.5-8.5，温度为25-35℃，曝气阶段藻菌生物膜反应器中DO浓度为0.8-1.2mg/L，污泥挂膜完成后，向反应器接种驯化的小球藻，接种后小球藻浓度为300-500mg/L，此时，对反应器进行光照，光照强度为5000-6000lux，待污泥生物膜表面均匀附着绿色微藻后藻菌共生体系建立，此时再将进水换为高氨氮废水(氨氮浓度400mg/L)。
实施例1
一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，具体步骤如下：
(1)选择来自武汉市汤逊湖污水处理厂二级生物脱氮除磷曝气池的活性污泥，污泥颜色为黄褐色，藻种选择来自中国科学院水生生物研究所的小球藻，利用稀释分离和平板划线法对其进行纯化，纯化后小球藻种利用BG11培养基保存于光照培养箱中备用，反应器壳体规格(长×宽×高)为300mm×300mm×1000mm，总容积为90L，其中PSBBR有效容积为54L，反应器设配有PLC自动控制系统，控制PSBBR间歇运行。
(2)进水采用模拟沼液，其水质指标为：COD 300mg/L，NH4 +600mg/L，TN 600mg/L，TP35mg/L，pH 8.0，具体模拟沼液配方为：CH3COONa 439.2mg/L，(NH4)2SO4 2829mg/L，KH2PO4153.5mg/L，NaHCO3 900mg/L。
(3)用有机玻璃制备藻菌生物膜反应器，导光纤维由高折射率的均匀塑料芯和低折射率的塑料涂层组成，由位于导光纤维前端的LED灯提供光源，柔性填料主要材质为聚丙烯纤维，填料的装填体积比为25％，藻菌生物膜反应器底部安装有微孔曝气管，用于补充曝气。
(4)向一级净化器中加入球形矿物填料，填料直径为15-30mm，由粘土、沸石、蒙脱石在500℃下焙烧并在粘结剂(生石灰)作用下制备而成，粘土、沸石、蒙脱石及生石灰的重量比为10:3:2:1；二级净化器中加入聚氨酯悬浮球填料，填料在加入二级净化器前在好氧反硝化菌液(OD600＝1.0)中并在曝气条件下培养5天以充分挂膜，好氧反硝化菌液由假单胞菌AD-1菌株(Genbank登录号：MW426198)、不动杆菌AD-5菌株(Genbank登录号：MW426203)及假单胞菌Z1菌株(Genbank登录号：MT898541)所组成，三株菌的体积浓度比为1:1:1。
(5)将光照培养箱中保存的小球藻利用BG11培养基扩大培养，之后以模拟沼液和BG11混合液作为驯化污水驯化小球藻，逐渐提高其模拟沼液体积占比和NO2 --N浓度，得到适应生物膜系统水质环境的小球藻；具体驯化步骤如下：
①接种200mL培养至对数期的小球藻于1000mL驯化污水1[1/4模拟沼液(NH4 +-N:600mg/L)+3/4BG11培养基+0.24g KNO2]，在室温25℃曝气培养，保持光照时间与黑暗时间12h:12h，光照强度为4000lux，培养7d；
②接种200mL步骤①所获藻液于1000mL驯化污水2(2/4模拟沼液+2/4BG11培养基+0.48g KNO2)，相同环境培养7d；
③接种200mL步骤②所获藻液于1000mL驯化污水3(3/4模拟沼液+1/4BG11+0.6gKNO2)，相同环境培养7d；
④接种200mL步骤③所获藻液于1000mL驯化污水4(模拟沼液+0.72gKNO2)相同环境培养7d，之后继续利用模拟沼液扩大培养，供后续使用。
(6)接种活性污泥于一个SBR反应器中进行污泥的短程硝化驯化，反应器进水(NH4 +-N:150mg/L)为稀释4倍的模拟沼液，接种后的活性污泥浓度(MLSS)为2500mg/L，MLVSS为1850mg/L，MLVSS/MLSS为0.74，污泥沉降性能好，SVI＝73mL/g，反应装置pH在8.0，SBR反应器每天运行3个周期，每个周期8h，闷曝7h，静置1h，连续运行3d，第4天开始逐渐提高进水NH4 +-N浓度，以实现污泥中富集AOB，进水NH4 +-N浓度依次为100mg/L、200mg/L、400mg/L和600mg/L，每个NH4 +-N浓度进水氨氮去除率达到90％，亚硝酸盐氮积累率达到80％以上时，即进入下一个NH4 +-N浓度水质，直到进水为氨氮600mg/L，污泥驯化SBR反应器每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，控制反应器内pH为8.0，温度为室温25℃，曝气阶段DO为1.0mg/L。
(7)接种短程硝化污泥和原污泥按体积比3:1混合的混合污泥于PSBBR反应器中，接种后的活性污泥浓度(MLSS)为3000mg/L，MLVSS为2110mg/L，MLVSS/MLSS为0.7，SVI＝80mL/g，污泥沉降性能良好，PLC自动控制系统控制反应器运行工序，每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，内循环流量设置为20L/h，HRT为2d，SRT为25d，反应器内pH为8.0，温度为25℃，DO为1.0mg/L，污泥挂膜完成后，向反应器接种驯化的小球藻，接种后小球藻浓度为300mg/L，待小球藻均匀附着在泥膜上生长时藻菌生物膜体系构建完成。
藻菌生物膜反应器处理模拟沼液，NH4 +-N负荷为300mg·L-1d-1，其NH4 +-N、TN和TP去除率高于纯活性污泥反应器，碳源需求量低于纯活性污泥反应器，且连续运行72d出水水质稳定，氮磷污染物去除效果保持在较高水平，NH4 +-N、TN和TP去除率平均值分别为96.25％、93.36％、82.66％，比普通SBR活性污泥反应器分别高了25.83％、27.39％与13.44％，交替的高游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)浓度、低DO浓度以及适宜的pH环境实现了稳定的短程硝化过程，亚硝酸盐氮积累率(NAR)平均值为91.93％，反硝化阶段单位体积进水乙酸钠碳源投加量为973.69mg/L，比纯活性污泥SBR反应器节省碳源17.8％、比传统生物脱氮技术(BNR)节省碳源约60.5％。
实施例2
一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，具体步骤如下：
(1)选择来自武汉市汤逊湖污水处理厂二级生物脱氮除磷曝气池的活性污泥，污泥颜色为黄褐色，藻种选择来自中国科学院水生生物研究所的小球藻，利用稀释分离和平板划线法对其进行纯化，纯化后小球藻种利用BG11培养基保存于光照培养箱中备用，反应器壳体规格(长×宽×高)为300mm×300mm×1000mm，总容积为90L，其中PSBBR部分容积为54L，反应器设配有PLC自动控制系统，控制PSBBR间歇运行。
(2)进水采用化粪池人工模拟污水，其水质指标为：COD 600mg/L，NH4 +1200mg/L，TN1200mg/L，TP 70mg/L，pH 8.0，具体模拟沼液配方为：CH3COONa 878.4mg/L，(NH4)2SO45658mg/L，KH2PO4 307mg/L，NaHCO31800mg/L。
(3)用有机玻璃制备藻菌生物膜反应器，导光纤维由高折射率的均匀塑料芯和低折射率的塑料涂层组成，由位于导光纤维前端的LED灯提供光源。柔性填料主要材质为聚丙烯纤维，填料的装填体积比为25％，每个填料直径为60mm，藻菌生物膜反应器底部安装有微孔曝气管，用于补充曝气。
(4)将光照培养箱中保存的小球藻利用BG11培养基扩大培养，之后以模拟沼液和BG11混合液作为驯化污水驯化小球藻，逐渐提高其模拟沼液体积占比和NO2 --N浓度，得到适应生物膜系统水质环境的小球藻；具体驯化步骤如下：
①接种200mL培养至对数期的小球藻于1000mL驯化污水1[1/4模拟沼液(NH4 +-N:600mg/L)+3/4BG11培养基+0.24g KNO2]，在室温25℃曝气培养，保持光照时间与黑暗时间12h:12h，光照强度为4000lux，培养7d；
②接种200mL步骤①所获藻液于1000mL驯化污水2(2/4模拟沼液+2/4BG11培养基+0.48g KNO2)，相同环境培养7d；
③接种200mL步骤②所获藻液于1000mL驯化污水3(3/4模拟沼液+1/4BG11+0.6gKNO2)，相同环境培养7d；
④接种200mL步骤③所获藻液于1000mL驯化污水4(模拟沼液+0.72gKNO2)相同环境培养7d，之后继续利用模拟沼液扩大培养，供后续使用。
(5)向一级净化器中加入球形矿物填料，填料直径为15-30mm，由粘土、沸石、蒙脱石在500℃下焙烧并在粘结剂(生石灰)作用下制备而成，粘土、沸石、蒙脱石及生石灰的重量比为10:3:2:1；二级净化器中加入聚氨酯悬浮球填料，填料在加入二级净化器前在好氧反硝化菌液(OD600＝1.0)中并在曝气条件下培养5天以充分挂膜，好氧反硝化菌液由假单胞菌AD-1菌株(Genbank登录号：MW426198)、不动杆菌AD-5菌株(Genbank登录号：MW426203)及假单胞菌Z1菌株(Genbank登录号：MT898541)所组成，三株菌的体积比浓度为1:1:1。
(6)接种活性污泥于一个SBR反应器中进行污泥的短程硝化驯化，反应器进水(NH4 +-N:150mg/L)为稀释4倍的模拟沼液，接种后的活性污泥浓度(MLSS)为2500mg/L，MLVSS为1850mg/L，MLVSS/MLSS为0.74，污泥沉降性能好，SVI＝73mL/g，反应装置pH在8.0，SBR反应器每天运行3个周期，每个周期8h，闷曝7h，静置1h，连续运行3d，第4天开始逐渐提高进水NH4 +-N浓度，以实现污泥中富集AOB，进水NH4 +-N浓度依次为100mg/L、200mg/L、400mg/L和600mg/L，每个NH4 +-N浓度进水氨氮去除率达到90％，亚硝酸盐氮积累率达到80％以上时，即进入下一个NH4 +-N浓度水质，直到进水为氨氮600mg/L，污泥驯化SBR反应器每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，控制反应器内pH为8.0，温度为室温25℃，曝气阶段DO为1.0mg/L。
(7)接种短程硝化污泥和原污泥按体积比3:1混合的混合污泥于PSBBR反应器中，接种后的活性污泥浓度(MLSS)为3000mg/L，MLVSS为2110mg/L，MLVSS/MLSS为0.7，SVI＝80mL/g，污泥沉降性能良好，PLC自动控制系统控制反应器运行工序，每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，内循环流量设置为20L/h，HRT为2d，SRT为25d，反应器内pH为8.0，温度为25℃，DO为1.0mg/L，污泥挂膜完成后，向反应器接种驯化的小球藻，接种后小球藻浓度为300mg/L，待小球藻均匀附着在泥膜上生长时藻菌生物膜体系构建完成。
藻菌生物膜反应器处理模拟化粪池废水，NH4 +-N负荷为1200mg·L-1d-1，其NH4 +-N、TN和TP去除率高于纯活性污泥反应器，碳源需求量低于纯活性污泥反应器，且连续运行100d出水水质稳定，氮磷污染物去除效果保持在较高水平，NH4 +-N、TN和TP去除率平均值分别为97.23％、95.42％、86.58％，交替的高游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)浓度、低DO浓度以及适宜的pH环境实现了稳定的短程硝化过程，亚硝酸盐氮积累率(NAR)平均值为90.59％，反硝化阶段单位体积进水乙酸钠碳源投加量为1075.47mg/L，比纯活性污泥反应器节省碳源20.67％，比传统生物脱氮技术(BNR)节省碳源约70.51％。
对比例1
接种活性污泥于一个SBR反应器(有效容积50L)中，所用污泥取自汤逊湖污水处理厂二级生物脱氮除磷曝气池，以模拟沼液作为进水，NH4 +-N负荷设定为300mg·L-1d-1，SBR每天运行3个周期，每个周期8h，其中进水15min，曝气6h，沉淀1h，排水15min，静置30min，HRT设定为2d，SRT为25d，调节pH为8.0，温度为25℃。
本发明实施例1和对比例1对模拟沼液中污染物的处理效果，如图2-4所示，从图中可以看出，采用本发明的工艺，NH4 +-N、TN和TP的去除率均高于普通SBR活性污泥反应器。
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，包括利用微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的装置，所述装置包括反应器壳体，所述反应器壳体内包括自下而上设置的一级净化器(7)、藻菌生物膜反应器(3)和二级净化器(1)，所述一级净化器(7)的底部侧壁连接有进水管(8)，所述藻菌生物膜反应器(3)内铺设有导光纤维(4)和柔性填料(5)，所述藻菌生物膜反应器(3)内接种有驯化完成的短程硝化污泥及小球藻；
高氨氮废水从进水管(8)进入一级净化器(7)，经一级净化器(7)初步处理后进入藻菌生物膜反应器(3)内除去大部分氮，然后经二级净化器(1)进一步除藻脱氮后排出。
2.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述一级净化器(7)包括填料承托层(11)，所述填料承托层(11)的上方铺设有矿物填料(12)。
3.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述二级净化器(1)内铺设有聚氨酯填料(17)，所述聚氨酯填料(17)表面附着有好氧反硝化细菌。
4.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述藻菌生物膜反应器(3)的两侧设置有内循环管(2)。
5.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述藻菌生物膜反应器(3)内设有曝气管(6)。
6.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，短程硝化污泥的浓度为3000-5000mg/L。
7.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，小球藻的浓度为300-500mg/L。
8.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述一级净化器(7)的下方设置有沉淀池(10)，所述沉淀池(10)的底部连通有放空管(9)。
9.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述藻菌生物膜反应器(3)内设有水质监测器(13)，所述水质监测器(13)通过电缆(14)与PLC自动控制系统(15)连接。
10.根据权利要求1所述的微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺，其特征在于，所述二级净化器(1)的侧壁上部设有溢流堰(16)。
CN202210727287.2A 2022-06-24 2022-06-24 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺 Active CN115028321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210727287.2A CN115028321B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210727287.2A CN115028321B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115028321A true CN115028321A (zh) 2022-09-09
CN115028321B CN115028321B (zh) 2023-06-09

Family

ID=83126101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210727287.2A Active CN115028321B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115028321B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116040810A (zh) * 2023-03-03 2023-05-02 北京工业大学 一种污水处理体系以及一种污水处理的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135474A1 (en) * 2006-09-18 2008-06-12 Limcaco Christopher A System and Method for Biological Wastewater Treatment and for Using the Byproduct Thereof
US20120024780A1 (en) * 2010-06-21 2012-02-02 Herman Carr Water treatment plant for combined biomass and biogas production
CN108328725A (zh) * 2018-01-15 2018-07-27 同济大学 一种波导强化光传输的光生物污水处理系统
CN108439591A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 一种分离式固化藻菌污水处理装置及方法
CN108467118A (zh) * 2018-05-15 2018-08-31 江南大学 一种固定化藻菌去除养殖废水氮磷的方法
CN112919630A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 华中科技大学 一种微藻耦合厌氧氨氧化自养生物脱氮的方法和装置
CN213865564U (zh) * 2020-10-14 2021-08-03 华中科技大学 一种利用藻菌生物膜脱氮除磷的装置
CN113912192A (zh) * 2021-12-14 2022-01-11 中国科学院烟台海岸带研究所 一种污水净化回用处理方法及系统装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135474A1 (en) * 2006-09-18 2008-06-12 Limcaco Christopher A System and Method for Biological Wastewater Treatment and for Using the Byproduct Thereof
US20120024780A1 (en) * 2010-06-21 2012-02-02 Herman Carr Water treatment plant for combined biomass and biogas production
CN108328725A (zh) * 2018-01-15 2018-07-27 同济大学 一种波导强化光传输的光生物污水处理系统
CN108439591A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 一种分离式固化藻菌污水处理装置及方法
CN108467118A (zh) * 2018-05-15 2018-08-31 江南大学 一种固定化藻菌去除养殖废水氮磷的方法
CN213865564U (zh) * 2020-10-14 2021-08-03 华中科技大学 一种利用藻菌生物膜脱氮除磷的装置
CN112919630A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 华中科技大学 一种微藻耦合厌氧氨氧化自养生物脱氮的方法和装置
CN113912192A (zh) * 2021-12-14 2022-01-11 中国科学院烟台海岸带研究所 一种污水净化回用处理方法及系统装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
包美玲，等: "藻菌共生光序批式生物膜反应器", 《水处理技术》 *
张正红等: "菌藻共生序批式生物膜反应器处理猪场沼液", 《水处理技术》 *
王秀等: "固定化藻菌小球流化床光生物反应处理高浓度有机废水研究", 《净水技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116040810A (zh) * 2023-03-03 2023-05-02 北京工业大学 一种污水处理体系以及一种污水处理的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115028321B (zh) 2023-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012000162A1 (zh) 一步去除废水中碳氮污染物的方法
CN110015812B (zh) 一种高浓度畜禽养殖废水处理方法
CN103880248A (zh) 一种焦化废水处理系统及处理方法
CN102010094A (zh) 高钙、高盐工业废水处理方法
CN105692884A (zh) 一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法
CN104058551A (zh) 一种节能高效的城市污水自养脱氮生物处理方法及装置
CN103723821A (zh) 一种将全程硝化污泥快速诱变为自养亚硝化污泥的方法
Gholami-Shiri et al. A technical review on the adaptability of mainstream partial nitrification and anammox: substrate management and aeration control in cold weather
CN107043197A (zh) 一种蓝藻联合canon处理氨氮废水的方法
CN103265145B (zh) 利用自然生物膜反应器净化低负荷低温河水的方法
CN109942156A (zh) 基于生物滤池的海水养殖尾水处理系统及其应用方法
CN104355404B (zh) 一种快速实现生物滤池厌氧氨氧化的方法与装置
CN111268804A (zh) 利用湿地系统去除污水厂尾水中污染物的方法
CN114229995A (zh) 一种养猪废水同步脱氮除碳的系统及工艺
CN106495314A (zh) 好氧耐盐反硝化菌内循环挂膜方法与反硝化反应器
CN115028321B (zh) 一种微藻耦合短程硝化活性污泥净化高氨氮废水的工艺
CN113979539B (zh) 一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮技术及反应器
CN111635080A (zh) 污水处理系统及其在养殖污水、黑臭水体净化中的应用
CN110171904B (zh) 基于连续流aao除磷及部分脱氮串联复合式固定生物膜活性污泥自养脱氮装置和方法
CN109502914B (zh) 一种利用小球藻处理沼液的污水处理系统
CN205328793U (zh) Mabr和mbr联用式污水处理装置
CN212610151U (zh) 污水处理系统
CN104163497B (zh) 一种低溶氧磁生化处理系统及工艺
CN111995193A (zh) 一种深度处理医疗废水的一体化智能化装置和方法
CN116986712A (zh) 一种菌藻共生好氧颗粒污泥系统构建方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant