一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法技术

本发明专利技术涉及给水处理领域，具体涉及一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法。包括硝化活性污泥收集、硝化活性污泥驯化、硝化活性污泥接种、铁锰活性污泥收集和铁锰活性污泥接种的步骤，核心在于生物滤层中接种驯化的硝化活性污泥，当氨氮去除率高于50％，且亚硝酸盐生成量占氨氮去除量的80％以上时，再接种铁锰活性污泥。本发明专利技术方法缩短了滤层的培养周期，在相同接种量的条件下，与直接接种法和循环接种法相比，本发明专利技术所指导的生物滤层培养期至少能缩短20％。

A culture method for purifying biological filter layer of iron, manganese and ammonia nitrogen

The invention relates to the field of water treatment, in particular to a culture method for purifying biological filter layer of iron, manganese and ammonia nitrogen. Including the nitrifying activated sludge collection, domestication, nitrification activity of nitrifying activated sludge inoculation sludge, activated sludge collection of iron and manganese and iron manganese activated sludge inoculation process, is the core of nitrifying activated sludge biofilter inoculated with acclimated, when the removal rate of ammonia nitrogen was higher than 50%, and nitrite generation accounted for more than 80% of the amount of ammonia nitrogen removal then, the iron and manganese activated sludge inoculation. The method of the invention shortens the culture period of the filter layer. Under the same inoculation quantity, compared with the direct inoculation method and the circulation inoculation method, the biofilter culture period guided by the invention can at least shorten by 20%.

【技术实现步骤摘要】
一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法
本专利技术涉及给水处理领域，具体涉及一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法。
技术介绍
地下水作为饮用水资源的重要组成部分，在城市发展过程中发挥着不可或缺的作用。据统计，我国有超过61％的城市开采地下水作为饮用水源；甚至对于某些城市而言，地下水是唯一的供水水源。然而，一方面由于地球天然物化背景的原因，地下水中铁锰超标现象普遍，含铁锰水体在各大流域平原地区、众多省份均有发现。另外，我国城镇化进程的加快和工农业的快速发展，导致地下水中出现氨氮污染。统计显示，我国有55％之多的地下水环境质量呈现“较差—极差”，在地下水众多污染物质中，铁、锰、氨氮对地下水资源的污染位居首列。铁锰离子可使水的感官色泽变差、产生铁锈味、锈蚀用水器具等，氨氮则使氯消毒过程的药耗增加，间接引起氯消毒副产物生产风险，对人体健康产生不良的影响作用。因此，以含铁、锰、氨氮的水体为饮用水源时，必须完成水体中铁、锰、氨氮三者的去除。研究表明，与传统净水工艺相比，生物过滤技术可在一个滤池内同时完成铁锰及氨氮的去除，具有缩短工艺流程、节省基建投资等优点；更为重要的是，生物过滤去除技术无需任何化学氧化试剂，是一种绿色的净化去除工艺。目前，该技术在工程实践中已经得到广泛的应用，但其同样存在无法避免的技术短板，即生物滤层需经历数周或数月不等的富集培养周期才能完成污染物的去除，而此时在培养期内，滤池出水水质不能满足标准要求。因此，缩短生物滤层的培养期对实际工程应用有着重要的经济和社会效益，成为该领域研究热点。目前，研究者多采用直接接种法或循环接种法培养生物滤层，即将铁锰活性污泥直接接种到滤层内，或者将铁锰活性污泥接种到滤层内后再将其在滤层内多次循环培养。但这些培养方法仍未从本质上去缩短培养期，即未从铁锰氨氮三者各自氧化机理方面寻求缩短培养期的策略。实际上，铁锰氨氮三者自身氧化还原电位(ORP)的不同，其去除顺序为铁、氨氮、锰，即锰的去除周期为生物滤层的培养期。由于铁的去除以化学接触氧化为主，在过滤运行初期便可得到去除，因此，生物滤层的培养是针对氨氮和锰的去除而言的。氨氮硝化所需的ORP值低于锰氧化所需的ORP，导致锰的去除滞后于氨氮去除，但氨氮硝化作用可提高水体OPR值，促进锰的氧化去除；此外，硝化细菌的胞外分泌物还能促进锰氧化菌的增值。鉴于此，强化氨氮的硝化过程一方面可以营造有利于锰去除的水体环境；另一方面，强化硝化过程促进锰氧化菌的增值，从而缩短生物滤层的培养期。利用硝化调控机制，强化锰的去除，缩短生物滤层培养周期的方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是基于现有的生物过滤技术，其培养方法仍未从本质上去缩短培养期，即未从铁锰氨氮三者各自氧化机理方面寻求缩短培养期。为解决上述问题，本专利技术基于硝化调控机制，通过优化铁锰活性污泥与硝化活性污泥接种策略，强化了锰去除过程，缩短了滤层的培养周期，在相同接种量的条件下，与直接接种法和循环接种法相比，本专利技术所指导的生物滤层培养期至少能缩短20％。为实现上述目的，本专利技术提供一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，在生物滤层中接种驯化的硝化活性污泥，当氨氮去除率高于50％，且亚硝酸盐生成量占氨氮去除量的80％以上时，再接种铁锰活性污泥。通过优化硝化活性污泥和铁锰活性污泥的接种策略，减弱了氨氮对铁锰污泥的活性抑制作用以及锰离子对硝化污泥的活性抑制作用，从而缩短了生物滤层的培养周期。包括以下步骤：(1)硝化活性污泥收集：由污水厂取一定体积的硝化活性污泥(浓度3～4g/L)并加入3倍体积的自来水，搅拌0.5h后静置1h，再排掉3倍体积的水，如此重复3次。(2)硝化活性污泥驯化：将所得的硝化活性污泥用自来水稀释至污泥浓度为200mg/L。加入硫酸铵，使氨氮浓度为1.5mg/L。在搅拌机转速100rpm条件下，搅拌反应1h后，再静置1h，并排掉70％体积的上清液。重复上述过程，直至反应结束后氨氮浓度小于0.2mg/L、且生成硝酸盐氮浓度大于1.3mg/L时，驯化培养结束。(3)硝化活性污泥接种：搭建生物滤池，将步骤(2)所驯化的硝化活性污泥接种于滤层内，接种体积为滤池有效容积的30％。随后，滤池通入待处理的原水，进水体积为滤池有效容积的30％。滤池静置6h后，通入原水开始运行。利用硝化过程强化除锰过程，硝化作用一方面可以营造有利于锰去除的水体环境；另一方面，硝化菌的胞外分泌物能催化锰的去除，从而缩短生物滤层的培养期。(4)铁锰活性污泥收集：收集一定体积的除铁除锰生物滤池反冲洗废水，并以自来水稀释至悬浮物浓度为100mg/L。设置搅拌机转速200rpm，搅拌0.5h后，再稀释至污泥浓度20mg/L。(5)铁锰活性污泥接种：本步骤的关键在于铁锰活性污泥接种时间的选择。根据步骤(3)，滤池运行过程中，当氨氮去除速率高于50％，并且亚硝酸盐氮生成量占氨氮去除量的80％以上时，滤池停止运行并将占滤池有效容积50％的水排出。将步骤(4)所述铁锰活性污泥接种到滤层内，体积为滤池有效容积的50％，静置6小时后，滤池恢复正常运行。步骤(1)所述硝化活性污泥，指含有硝化微生物的活性污泥，一般污水脱氮工艺好氧段的生化池均含有硝化菌，如A2/O、A/O脱氮工艺等，本领域技术人员根据实际情况选择合适的硝化活性污泥来源，都属于本专利技术保护的范围。步骤(4)所述铁锰活性污泥，指含有锰氧化微生物的活性污泥，一般培养成熟的除铁除锰滤池的反冲洗废水均含有铁锰氧化菌，本领域技术人员根据实际情况选择合适的铁锰活性污泥，都属于本专利技术保护的范围。步骤(3)与步骤(5)所述生物滤池为本领域技术人员所熟悉的水处理构筑物，其运行包括过滤阶段和反冲洗阶段，过滤滤速和反冲洗强度可按滤池设计参数运行；本领域技术人员可根据滤料的孔隙率和滤料体积计算求得滤池的有效容积。根据步骤(5)，当滤层出水锰浓度小于0.1mg/L时，滤层培养成熟。本专利技术在优化接种策略基础之上，提供了一种快速便捷的生物滤层培养方法。生物滤层中接种驯化的硝化活性污泥，当氨氮去除率高于50％，且亚硝酸盐生成量占氨氮去除量的80％以上时，再接种铁锰活性污泥。通过优化硝化活性污泥和铁锰活性污泥的接种策略，减弱了氨氮对铁锰污泥的活性抑制作用以及锰离子对硝化污泥的活性抑制作用，从而缩短了生物滤层的培养周期，在相同接种量的条件下，与直接接种法和循环接种法相比，本专利技术所指导的生物滤层培养期至少能缩短20％。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步清楚、完整的说明：图1为本专利技术指导运行的生物滤层除铁周期。图2为本专利技术指导运行的生物滤层培养氨氮去除周期。图3为本专利技术指导运行的生物滤层除锰周期。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实例采用3个规格相同的生物滤池反应器，其生物滤层的接种运行方式分别为：按照本专利技术指导运行(实施例1)、直接接种运行(对比实施例1)、循环接种运行(对比实施例2)。反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，包括硝化活性污泥收集、硝化活性污泥驯化、硝化活性污泥接种、铁锰活性污泥收集和铁锰活性污泥接种的步骤，其特征在于：在生物滤层中接种驯化的硝化活性污泥，当氨氮去除率高于50％，且亚硝酸盐生成量占氨氮去除量的80％以上时，再接种铁锰活性污泥。

【技术特征摘要】
1.一种净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，包括硝化活性污泥收集、硝化活性污泥驯化、硝化活性污泥接种、铁锰活性污泥收集和铁锰活性污泥接种的步骤，其特征在于：在生物滤层中接种驯化的硝化活性污泥，当氨氮去除率高于50％，且亚硝酸盐生成量占氨氮去除量的80％以上时，再接种铁锰活性污泥。2.如权利要求1所述的净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，其特征在于硝化活性污泥收集包括以下步骤：由污水厂取浓度3～4g/L的硝化活性污泥，加入3倍体积的自来水，搅拌0.5h后静置1h，再排掉3倍体积的水，如此重复3次。3.如权利要求1所述的净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，其特征在于硝化活性污泥驯化包括以下步骤：将所得的硝化活性污泥用自来水稀释至污泥浓度为200mg/L，加入硫酸铵，使氨氮浓度为1.5mg/L；在搅拌机转速100rpm条件下，搅拌反应1h后，再静置1h，并排掉70％体积的上清液；重复上述过程，直至反应结束后氨氮浓度小于0.2mg/L、且生成硝酸盐氮浓度大于1.3mg/L时，驯化培养结束。4.如权利要求1所述的净化去除铁、锰、氨氮生物滤层的培养方法，其特征在于硝化活性污泥接种由以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡言安，毕学军，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37