專利名稱：利用異養硝化-好氧反硝化細菌強化ab工藝脫氮的方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術領域，涉及一種AB工藝生物強化脫氮的方法。
背景技術：
城市污水所攜帶的氮排入水體后會引起湖泊、河流和海洋環境的富營養化，造成大面積赤潮或水華頻發。廢水脫氮是目前環境污染治理中的難題，生物脫氮是目前公認的廢水脫氮處理中最經濟、最有效的手段。AB法污水處理工藝(生物吸附氧化法)，是在我國老污水處理廠應用最廣泛的污水處理工藝之一。我國從90年代起，已建成了青島海泊河污水處理廠、泰安污水處理廠、淄博污水處理廠、烏魯木齊市河東污水處理廠、騰州市污水處理廠及深圳羅芳污水處理廠、廣東獵德污水處理廠等AB工藝處理廠。20世紀70年代由聯邦德國亞琛工業大學的B. Bohnke教授提出AB法污水處理工藝，即生物吸附氧化法，以在兩段活性污泥法(初沉池+活性污泥曝氣池)和高負荷活性污泥法為基礎。傳統AB工藝污水處理流程見附圖1。圖中A段為吸附段，A池為吸附池，B段為生物氧化段，B池為生物氧化池。AB工藝分為A段(吸附段)和B段(生物降解段)，污水由城市排水管網經格柵和沉砂池直接進入A段，該段污泥負荷很高，泥齡短，水力停留時間很短，約為30分鐘；B段污泥負荷較低，停留時間約為2-6h，泥齡15-20d。AB工藝具有優勢第一，A段的優勢菌群為抗沖擊負荷能力強的原核生物，其世代時間很短，繁殖速度很高，通過生物污泥的絮凝吸附作用，使B段的運行負荷減少40-70% ； 第二，B段承受較低、穩定的污染物負荷。由于A段對原污水的濃度變化的明顯的緩沖，B 段所需承受的污染物和有毒物質的沖擊影響減小，保證了 B段的可生化性和污水處理廠的凈化效果。總之，A段的有效功能使B段的處理效果得以提高，能進一步降低污水的生化需氧量(BOD)、和化學需氧量(COD)，而且有一定的硝化效果。對于復雜和變化大的水質，例如毛紡廢水(吳繼秀，2002.用改進AB工藝處理毛紡廢水.污染防治技術，15，39-41.)、醋酸化工廢水(周崗，曾文勇，丁建國，2007. AB工藝處理含醋酸化工廢水的研究.工業水處理， 27,78-79.)、含硫化合物廢水(田百舸，2007.采用AB工藝處理污水中含硫化合物的技術措施.環境科學，27，56-58.)、食品加工廢水(孫迎雪，武福平，徐棟，2004.氣浮-AB工藝處理食品加工廢水.工業用水與廢水，35，68-69.)等多種復雜廢水，AB工藝具有很強的適應能力，因此在早期得到了廣泛的應用。但是AB工藝存在許多不足之處(1)缺乏高效脫氮的環境。傳統的生物脫氮工藝通常將硝化和反硝化分別在好氧區與缺氧區進行，形成分級硝化反硝化工藝，因此必須分別建造硝化池和反硝化池，而AB工藝缺乏厭氧反硝化池，因此基本不具備脫氮能力；(2) B段曝氣池的生物氧化作用，對于生物脫氮起主要作用，停留時間為2 6h，而傳統硝化菌群增殖速度慢，且世代時間長，難以維持較高的生物濃度，需要選擇較長的系統水力停留時間，有機負荷低，處理水量受到一定的限制；(3)由于A段對于BOD高效去除和對氮的有限度去除，進入B段進行生物降解的污水中碳/氮比過低，反硝化細菌要有碳源作為電子供體，則需投加甲醇等有機碳，這不僅增加了運行費用，也增加了運行管理與后續處理的難度；(4)總氮去除率難以達到一級A以上的出水要求。新建污水處理廠占地較大，而污水處理廠升級改造受到土地空間的限制。我國在2002年公布的GB18918-2002，新標準將污水處理廠原有排放標準提高，規定總氮排放標準從一級B標準的20mg/L，提高到一級A標準的15mg/L ；氨氮從8 (15)mg/L 提高到了 5(8)mg/L。大部分已經建成的AB工藝污水處理廠已經不能滿足新的排放要求，成為一個急需解決的技術問題。

發明內容
本發明公開一種利用異養硝化-好氧反硝化細菌強化AB工藝脫氮的方法當污水 C0D/N > 8時，污水依次通過A段和B段，A段出水進入B段，在B段的活性污泥中接種異養硝化-好氧反硝化細菌；當污水C0D/N < 8時，污水分別通過A段和B段，A段與B段獨立運行，在A段和B段的活性污泥中均接種異氧硝化-好氧反硝化細菌。A段和B段分別包括曝氣池和沉淀池，所述曝氣池內部裝載活性污泥。所述A段與B段獨立運行，具體是設置一條超越A級的進水管，使污水不經過A 級的處理而直接進入B級處理；同時設置了一條超越B級的出水管，使污水經過A級后不經過B級直接出水。所采用的異養硝化-好氧反硝化細菌為PCN系列微生物產品(由北京大學研制并銷售)。PCN系列微生物產品的量占曝氣池內污泥的0. 15%以上(質量百分比)。本發明目的在于彌補現有AB工藝中存在的不足之處，而提供一種AB工藝與異養硝化-好氧反硝化細菌結合起來強化脫氮的廢水處理方法。本發明的技術方案是采用的是AB工藝，整個系統中的曝氣池內部裝載活性污泥，根據需要在曝氣池內投加異養硝化-好氧反硝化細菌，通過A段和B段的協同作用實現強化除碳脫氮；包括如下順序的步驟生物吸附段(A段)處理廢水順序經過吸附段曝氣池和沉淀池。A段曝氣池內細菌主要起絮凝吸附作用，通過對污染物質的高效吸附、絮凝、沉淀網捕和吸附降解，可去除高達50% 70%的COD。另外A段的高污泥產率和強吸附能力，可通過排泥去除重金屬和一些難降解物質。此外，A段還有抗沖擊負荷能力強和改善出水可生化性的特點，廢水經過 A段的處理為B段異養硝化-好氧反硝化作用的發揮提供了有利條件。生物氧化段(B段)處理利用異氧硝化-好氧反硝化細菌改善污泥性能，A段出水進入B段(生物氧化段)，在B段只有好氧環境的條件下實現同時硝化反硝化，去除有機氮和/或無機氮，同時有機物在異養微生物的作用下被去除，由此實現AB工藝脫氮性能的強化。本發明提出的強化AB工藝脫氮性能的方法，在傳統AB工藝污水處理裝置的基礎上，又設置了一條超越A級的進水管，使污水可以不經過A級的處理而直接進入B級處理， 同時設置了一條超越B級的出水管，使污水可以經過A級后不經過B級直接出水。附圖2 為本發明系統示意圖。圖中A池為吸附池，B池為生物氧化池。因此本發明可以根據所處理的廢水水質的不同適當改變AB工藝的運行方式，在最經濟的條件下實現強化脫氮的最優效果。其特征在于當處理高污泥負荷(C0D/N> 8)，難降解或有毒物質等工業污水和/或城鎮污水的情況下，污水順序經過A池和B池，利用A池的抗毒性和抗沖擊負荷的功能，使B段的沖擊負荷得到緩沖，確保B池的異養硝化-好氧反硝化作用，實現強化脫氮的目的。另一方面在于當處理污泥負荷低的城鎮污水(C0D/N彡8) 時，AB工藝A段與B段可獨立運行。一部分污水經過A段處理，出水跨越B段曝氣池和沉淀池直接通到B段沉淀池出水口，另一部分污水跨越A段曝氣池和沉淀池直接通到B段曝氣池進行處理。根據水質調節A池的處理量，A池和B池的活性污泥中均接種異氧硝化-好氧反硝化細菌，既能保證脫氮目標，又能提高至少13%的日處理量。本發明不需對現有設施進行改造，不需新占土地資源，不需增加新能耗的條件下， 實現AB工藝強化脫氮的目的。本發明由于利用異養硝化-好氧反硝化細菌于AB工藝中，對污泥性能進行了改善，實現了 AB工藝系統除碳脫氮的目的，同時生物除磷性能也得到提高。本發明使用的異氧硝化-好氧反硝化菌可以為任何一種具有以下特征的細菌 (1)具有異養硝化功能，可以對有機或無機氮化合物進行異養硝化，易于培養，增殖較快， 底物利用范圍廣，在廢水生物脫氮系統中可穩定存在與快速增殖；(2)具有好氧反硝化功能，能夠在有氧條件下將無機氮直接轉化為氣態氮而脫除水溶液系統，從而達到脫氮效果； ⑶能夠在脫氮的同時，降低廢水中的化學需氧量(COD)。例如土壤桿菌(Agrobacterium sp.)、脫氮苜1J球菌(Paracoccus pantotropha)，產喊菌屬(Alcaligenes faecalis)，芽抱桿菌(Bacillus sp.)等。本發明所采用的異氧硝化-好氧反硝化細菌，優選為北京大學研發并銷售的PCN 系列微生物產品。本發明方法相比現有AB工藝具有如下優點(1)本發明利用異養硝化-好氧反硝化細菌改善AB工藝的污泥性能，發揮了 AB工藝A段和B段的協同脫氮除碳作用，解決了 AB工藝缺乏深度脫氮工藝的缺陷，達到了強化脫氮的目的；(2)本發明使用異養硝化好氧反硝化細菌，與自養硝化細菌相比，異養硝化細菌的生長速率快、細胞產率高，可以有效解決自養硝化細菌增值緩慢、系統水力停留時間長的問題；(3)本發明發揮AB工藝中A池的改善出水可生化性的作用，有效的降低B池脫氮過程中C0D/N比的要求，使系統的脫氮效率能夠在較低C0D/N條件下得到提高；(3)本發明用于處理高負荷和/或含有毒物質的廢水時，保有了原有AB工藝的優勢，發揮了 A池的耐沖擊負荷、耐毒性等優勢，保證了 B段曝氣池內異養硝化-好氧反硝化菌對污泥性能的改善作用的發揮，實現了在好氧條件下同時硝化反硝化，強化了 AB工藝的整體脫氮性能；(4)本發明處理進水污泥負荷較低，水量大的污水時，設置了 A段與B段獨立運行(A段和B段并聯運行)的方式，既解決了碳源無法滿足順序通過A段和B段運行設計要求的問題，保證了強化脫氮的目標，又提高了至少13%的日處理量；(5)本發明無需對現行的AB工藝污水處理廠進行改造，無需為深度脫氮工藝建設缺氧池而新占土地資源，即可實現節能減排的目標。(6)本發明在取得強化脫氮目標的同時，由于異養硝化-好氧反硝化細菌對污泥性能的改善作用，也提高了除磷的能力。


圖1 傳統AB工藝污水處理污水示意簡圖2 本發明AB工藝強化脫氮處理系統示意簡圖；圖3 本發明AB工藝裝置示意圖，A池為A段曝氣池，B池為B段曝氣池。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細描述。本領域的普通技術人員可以理解，實施例僅僅是舉例說明的目的，本發明的范圍并不以具體實施方法為限，而是由權利要求的范圍加以限定。在以下的具體實施例中，所用的廢水的水質情況如下，但本發明的實施不限定于任何物質組成和濃度的廢水。模擬生活污水每L 廢水 0. 18g NaHCO3,0. 2g NH4Cl, 0. 044gKH2P04,0 . 051g MgSO4 · 7Η20，0· 3gCaCl2 · 2Η20，0· 00625g FeSO4 · 7H20，以自來水配制，TN 濃度約為 45mg/L， 碳源為葡萄糖，實驗過程中改變進水的C/N(C0D/TN)比，理論設置C/N為2、4、6、8、10、12、 14，即增加葡萄糖的含量。實施例1 本實施例以將本發明方法和普通AB污水處理方法進行對照實驗。反應裝置1為使用PCN系列微生物強化的AB工藝反應裝置，反應裝置2為普通AB工藝的反應裝置。AB工藝的所有反應器均為有機玻璃加工而成，見圖3所示，設計處理水量為50L/ d，A段曝氣池有效容積為0. 8L，設計水力停留時間為0. 5h ；B段曝氣池按水力停留時間為 3.池設計，相應的有效容積為7L ；A段沉淀池和B段沉淀池構造相同，均為豎流式沉淀池，A 段沉淀池有效容積為3. 5L，停留時間為1.幾。B段沉淀池的設計水力停留時間為3. 6h，有效容積為7. 5L，構造同A段沉淀池。反應裝置1和2的A段曝氣池和B段曝氣池均裝載好氧污泥，實驗用污泥來自廊坊經濟開發區污水廠曝氣池內活性污泥，B段曝氣池中直接裝載。對AB工藝進行連續進水(C0D/N = 8水質連續進水)，B段隔天排泥，A段每天排泥，時間均為晚上9:30-10:00，A 段為模擬污水生物及懸浮固體的補給作用，取廊坊下水道中的污泥，過濾大顆粒的雜質，用模擬污水馴化此污泥，置于桶中攪拌備用(污泥濃度大約為4. 5g/L)，每天早上8:00-9:00 取樣完之后添加50mL進入A段曝氣池。調節A、B兩段曝氣池中的污泥濃度分別為5. 0和 3.5g/L左右。在此條件下連續運行一周左右，直至出水穩定，以便進行后續的實驗。采用溶解氧測定儀對溶解氧(DO)進行監控，維持DO值A段曝氣池為0.5 0. 8g/L，B段曝氣池為2. 5 3. 5g/L ；污泥回流比均為80% ；溫度按照室溫設定。對AB曝氣池進行連續進水 (C0D/N = 8水質連續進水)，此條件下連續運行一星期，直至獲得穩定的COD、氨氮和總氮的去除率。利用PCN系列微生物改善污泥性能的操作步驟如下1號反應裝置與2號反應裝置停止進水，悶曝約Mh。1號反應裝置中接種PCN系列微生物(接種量占污泥總量的 0.2%)。悶曝24h與活性污泥充分混合。24h后兩個反應裝置均連續進水處理C/N = 8模擬生活污水，設計進水量50L/d。運行約5天，使PCN系列微生物有充足的時間對污泥性能進行改善。2號反應裝置的活性污泥中未接種PCN系列微生物，作為空白參照。待PCN系列微生物改善了 1號反應裝置的污泥性能，兩個反應裝置出水水質均穩定后，連續進水運行。考察進水COD濃度分別為90mg/L、180mg/L、270mg/L、360mg/L、450mg/L、M0mg/L和630mg/L，TN濃度為45mg/L時廢水氮、有機物的去除能力。持續時段分別為 dl 7、d8 15、dl6 23、d24 31、d32 39、d40 47，d48 55。每天早上 8 00-9 00
取樣測定。兩個反應裝置的污水處理效果見表2所示，在各種C0D/N比條件下，1號反應裝置對總氮的處理效果都優于2號反應裝置。說明在B段曝氣池中接種異養硝化-好氧反硝化細菌對污水的處理效果有較大的改善。在C/N > 8時，出水氨氮、總氮和COD達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A標準氨氮< 5mg/L，總氮< 15mg/L ；出水COD穩定在 50mg/L以下，TP的處理效果也優于2號反應裝置。并且由于A段對于高負荷起到的緩沖作用，兩反應裝置的B段污泥沉降和穩定性能均維持良好。表1本發明方法對不同碳氮比模擬生活污水的處理效果與普通AB工藝對比
權利要求
1.一種利用異養硝化-好氧反硝化細菌強化AB工藝脫氮的方法，其特征在于，當污水 C0D/N > 8時，污水依次通過A段和B段，A段出水進入B段，在B段的活性污泥中接種異養硝化-好氧反硝化細菌；當污水C0D/N < 8時，污水分別通過A段和B段，A段與B段獨立運行，在A段和B段的活性污泥中均接種異氧硝化-好氧反硝化細菌。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，A段和B段分別包括曝氣池和沉淀池，所述曝氣池內部裝載活性污泥。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述A段與B段獨立運行，具體是設置一條超越A級的進水管，使污水不經過A級的處理而直接進入B級處理；同時設置了一條超越 B級的出水管，使污水經過A級后不經過B級直接出水。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所采用的異養硝化-好氧反硝化細菌為土壤桿菌(Agrobacterium sp·)、脫氮畐Ij球菌(Paracoccus pantotropha),產堿菌屬 (Alcaligenesfaecalis)，芽抱桿菌(Bacillus sp.)。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所采用的異養硝化-好氧反硝化細菌為 PCN系列微生物產品。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，PCN系列微生物產品的量占曝氣內污泥的 0. 15%以上。
全文摘要
本發明公開了一種利用異養硝化-好氧反硝化細菌強化AB工藝脫氮的方法，屬于水處理技術領域。該方法具體包括當污水COD/N＞8時，污水依次通過A段和B段，A段出水進入B段，在B段的活性污泥中接種異養硝化-好氧反硝化細菌；當污水COD/N≤8時，污水分別通過A段和B段，A段與B段獨立運行，在A段和B段的活性污泥中均接種異氧硝化-好氧反硝化細菌。本發明實現了AB工藝系統A段和B段的協同除碳脫氮的作用，提高了污水處理強化脫氮的效果和效率。
文檔編號C02F9/14GK102241459SQ201110147010
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者倪晉仁, 瞿利建, 陳倩 申請人:北京大學