一種實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的生物膜反應(yīng)器及快速實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的生物膜反應(yīng)器及快速實(shí)現(xiàn)方法，屬于廢水生物處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于傳統(tǒng)硝化反硝化工藝成本較高，且產(chǎn)生N20氣體，厭氧氨氧化工藝作為一種新型脫氮工藝，尤其適用于高氨氮廢水處理領(lǐng)域。該工藝是指在厭氧或缺氧條件下，由厭氧氨氧化菌以亞硝氮為電子受體，將氨氮直接轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，從而避免了有機(jī)碳源和氧氣的參與，使得脫氮成本大幅降低，僅為傳統(tǒng)技術(shù)方法的1/10，因此厭氧氨氧化工藝的高效廉價(jià)性得到人們廣泛的關(guān)注。
[0003]但是厭氧氨氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生一定量的硝氮，使得厭氧氨氧化工藝的總氮去除率難以達(dá)到90%，在高氨氮含量的背景下，其出水中殘留總氮含量較高，出水總氮指標(biāo)難以符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)。且大部分的污水中都含有一定量的有機(jī)物，這使得厭氧氨氧化耦合其他工藝達(dá)到同步去除氮素和有機(jī)物顯得尤為重要。
[0004]現(xiàn)有的厭氧氨氧化反應(yīng)存在厭氧氨氧化菌世代周期長(zhǎng)，生長(zhǎng)緩慢，比較難培養(yǎng)，即使少部分的污泥流失對(duì)反應(yīng)器的啟動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生巨大的影響；而硝化菌為好氧菌，反硝化與厭氧氨氧化菌為厭氧菌，特別是厭氧氨氧化對(duì)氧氣尤其敏感，由于這三種菌的特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)很難將硝化-反硝化-厭氧氨氧化耦合同步使用，因此，如何將三種菌有效的配合是當(dāng)今的一個(gè)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)，有效縮短同步硝化_反硝化_厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)時(shí)間，在提尚總氣去除率的基礎(chǔ)上，同步去除廢水中的有機(jī)物。
[0006]本發(fā)明還提供一種利用上述生物膜反應(yīng)器快速實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的方法。
[0007]術(shù)語說明:
[0008]膜曝氣，即利用中空纖維膜微孔的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無泡曝氣。
[0009]SBR，即序批式活性污泥法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]—種實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的生物膜反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，在反應(yīng)器本體的側(cè)壁的底部設(shè)置有進(jìn)水口，上部設(shè)置有出水口，其特征在于，在反應(yīng)器本體內(nèi)部設(shè)置有螺旋狀中空纖維膜管，中空纖維膜管沿反應(yīng)器本體中軸從反應(yīng)器本體上部延伸下部，在中空纖維膜管螺旋圍成的空間內(nèi)設(shè)置有無紡布填料，無紡布填料的邊緣距離中空纖維膜管0.5?3cm，螺旋狀中空纖維膜管一端封閉，另一端外接曝氣系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的中空纖維膜管直徑為0.5?3mm，長(zhǎng)度為6?15m，中空纖維膜管管壁上膜孔徑為0.05?0.5um。
[0013]本發(fā)明的螺旋狀中空纖維膜管是由長(zhǎng)度為8m中空狀的纖維膜管螺旋盤繞而成或在反應(yīng)器本體內(nèi)部設(shè)置有螺旋支架，中空纖維膜管盤繞在螺旋支架上。
[0014]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的螺旋狀中空纖維膜管螺旋螺距為3?8cm。
[0015]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的螺旋狀中空纖維膜管的最邊緣距離反應(yīng)器本體的側(cè)壁0.5_3cm0
[0016]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的無紡布填料為表面褶皺狀，或無紡布填料包括6個(gè)連接在一起的樹枝狀的長(zhǎng)條形無紡布片，相鄰長(zhǎng)條形無紡布片之間的夾角為60°。
[0017]本發(fā)明優(yōu)選的，長(zhǎng)條形無紡布片厚度為0.1-0.5cm。
[0018]本發(fā)明優(yōu)選的，生物膜反應(yīng)器連接有在線溶解氧儀，反應(yīng)器本體內(nèi)還設(shè)置有pH計(jì)、攪拌器。
[0019]本發(fā)明利用中空纖維膜多孔，且孔徑小的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無泡曝氣。中空纖維膜比表面積大，傳質(zhì)效率高，本發(fā)明中將中空纖維膜制成螺旋狀，均勻分布在反應(yīng)器外圍，既可以減少曝氣量，又能防止單位體積內(nèi)過高的氧氣量影響厭氧氨氧化菌的活性。本發(fā)明中使用無紡布填料作為微生物載體，無紡布填料透水性好，既能實(shí)現(xiàn)污泥附著生長(zhǎng)，減少污泥流失，又不影響處理廢水的流動(dòng)。本發(fā)明中的中空纖維膜與無紡布填料相互配合，可以實(shí)現(xiàn)微生物分區(qū)生長(zhǎng)，無紡布填料外部與中空纖維膜附近生長(zhǎng)硝化菌，無紡布內(nèi)部則為反硝化菌和厭氧氨氧化菌提供了厭氧環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)。
[0020]利用上述生物膜反應(yīng)器快速實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的方法，包括步驟如下:
[0021](1)向上述生物膜反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)投加污泥，所述的污泥選自活性污泥、厭氧顆粒污泥、硝化反硝化污泥、厭氧氨氧化污泥之一或任意組合；
[0022](2)從生物膜反應(yīng)器的底部利用蠕動(dòng)栗通入待處理廢水，根據(jù)生物膜反應(yīng)器的體積調(diào)節(jié)蠕動(dòng)栗轉(zhuǎn)速以控制進(jìn)水流速，使待處理污水在生物膜反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為6?80小時(shí)，利用機(jī)械攪拌使得污泥與待處理廢水混合均勻，通入待處理廢水后的污泥濃度為3000?7000mg/L，同時(shí)采用加熱帶或恒溫循環(huán)水浴裝置使生物膜反應(yīng)器內(nèi)部溫度維持在30?35度，通過調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧，并通過在線溶解氧儀控制溶解氧D0，充入氮?dú)廨o助調(diào)節(jié)溶解氧含量，使溶解氧含量控制在0.2-0.8mg/L，通入二氧化碳使反應(yīng)器內(nèi)pH保持在7.1?7.7 ;
[0023](3)保持生物膜反應(yīng)器的出水流速與進(jìn)水流速相同，生物膜反應(yīng)器運(yùn)行110?160天后成功啟動(dòng)硝化-反硝化-厭氧氨氧化同步反應(yīng)，每天監(jiān)測(cè)氮素及C0D含量，反應(yīng)器啟動(dòng)階段初始氮素含量為200?250mgN/L、COD為80?120mg/L。
[0024]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的污泥為厭氧氨氧化污泥與硝化反硝化污泥的混合污泥，厭氧氨氧化污泥與硝化反硝化污泥的質(zhì)量比為: (1?2)。
[0025]本發(fā)明的污泥含水率大于等于98wt%。
[0026]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的活性污泥取自濟(jì)南市政污水處理廠排出的污泥，厭氧顆粒污泥取自淄博一造紙廠污水處理廠排除的污泥，經(jīng)過濾、篩選、前期培養(yǎng)后制得，所述過濾、篩選即篩除所取污泥中的樹葉、廢棄紙張、廢棄塑料等各種雜質(zhì)；所述前期培養(yǎng)即用待測(cè)廢水通入所取污泥，去除發(fā)生上浮和膨脹的污泥。
[0027]本發(fā)明優(yōu)選的，所述的硝化反硝化污泥為同步硝化反硝化反應(yīng)器中生產(chǎn)過?；驈U棄的污泥。
[0028]本發(fā)明優(yōu)選的，所述厭氧氨氧化污泥為厭氧氨氧化反應(yīng)器生產(chǎn)過?；驈U棄的污泥和/或出水污泥制得，將厭氧氨氧化反應(yīng)器生產(chǎn)過剩或廢棄的顆粒污泥和/或出水污泥收集，以干凈且密閉性好的玻璃瓶作為保存容器，需要保存的污泥體積與保存容器的容積比為1:2?4，在3?4°C下密封保存6?8個(gè)月備用，厭氧氨氧化污泥顏色為棕紅色或棕黃色。
[0029]本發(fā)明優(yōu)選的，反應(yīng)器本體為立式圓柱形，有效容積為10?100L。
[0030]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中，反應(yīng)器進(jìn)水流速為0.2?2L/h，待處理污水在生物膜反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間為30?60小時(shí)。
[0031]本發(fā)明優(yōu)選的，為了使待處理污水與污泥充分接觸，膜曝氣生物膜反應(yīng)器采用機(jī)械攪拌方式，將待處理廢水與污泥混合均勻。
[0032]本發(fā)明優(yōu)選的，所述待處理廢水為養(yǎng)殖廢水、冶金廢水、石油化工廢水等含氨氮廢水。
[0033]本發(fā)明的快速實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化-厭氧氨氧化的方法，適用于去除養(yǎng)殖廢水、冶金廢水、石油化工等廢水中的氨氮，尤其適用于氨氮和有機(jī)質(zhì)的同步去除。
[0034]本發(fā)明優(yōu)