【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计了一个可处理高氨氮工业废水的厌氧氨氧化膜生物反应器，融合了多种污水处理方法，主要解决了厌氧氨氧化装置启动速度慢、厌氧氨氧化种泥缺乏和脱氮功能菌难截留和富集的问题。
技术介绍
1、一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺是2002年荷兰delft理工大学在厌氧氨氧化工艺的基础上研发的一种新型生物脱氮工艺。其中，短程硝化反应可为厌氧氨氧化反应提供充足的亚硝酸盐。与传统生物脱氮工艺相比，该工艺具有节能减耗、节省碳源、剩余污泥产量低的优点，主要应用于高氨氮工业废水的处理。然而，一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺在工程化应用过程中面临以下挑战：(1)厌氧氨氧化种泥缺乏；(2)厌氧氨氧化菌生长缓慢，厌氧氨氧化反应器启动速度慢；(3)功能菌(氨氧化菌、厌氧氨氧化菌)对环境因素敏感，难截留和富集。
2、生物膜是由微生物细胞及其分泌的胞外聚合物组成的一种微生态系统，可为微生物提供充足的附着位点和生存空间，为不同微生物提供不同浓度梯度的基质，保护微生物免受环境因素的影响。因此，针对以上挑战，在此基础上引入了生物膜法。生物膜法可通过生物载体，延长微生物在反应器内的停留时间，实现功能微生物的富集和截留。
3、在一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺中，生物膜中的厌氧氨氧化菌对亚硝的亲和力更高，可有效的抑制nob在生物膜中的定殖和生长。同时，以厌氧氨氧化菌为代表的厌氧菌主要存在于生物膜的内部，以氨氧化菌为代表的好氧菌存在于生物膜外部，生物膜的存在既能保护内部的厌氧菌免受氧气的毒害作用，又能让外部的好氧菌充分利用氧气，从而有利于厌氧氨氧化反
4、本专利技术在完全混合式的连续流反应器中启动一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺，通过预先接种污泥浓度为5000～8000mg/l的厌氧氨氧化生物填料和预先投加普通活性污泥的方式实现厌氧氨氧化菌和氨氧化菌的初始定殖，从而降低厌氧氨氧化污泥的接种量，缩短一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动时间；通过膜出水的方式，将脱氮微生物很好的截留在反应器内，有效地缓解了污泥流失。本专利技术为一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺在高氨氮浓度下的高效稳定脱氮提供理论依据，为该工艺的快速启动和稳定运行提供了宝贵的经验，并为该工艺在工程上的广泛应用与推广做铺垫。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种快速启动短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器，并对其启动策略进行了详细描述。“处理分级、生物分相、泥膜共存”是该膜生物反应器的优势之一，在活性污泥中，氨氧化菌占优势，主要发生亚硝化反应；而在填料上，厌氧氨氧化菌占优势，主要发挥厌氧氨氧化作用。针对传统膜生物反应器传质效率较低的问题，本专利技术将填料架直接焊接到搅拌桨支杆上，并采用可低转速调速旋转的减速电机。反应器运行时，填料架带动海绵填料与搅拌桨支杆同转速旋转，生物膜与基质和营养物质无死角全面接触，并可通过调整填料架的转速实现生物膜的快速更替，在保证系统高效脱氮的同时提高基质和营养物质的传质效率。此外，海绵填料可为不同代谢类型的脱氮功能菌提供充足的附着空间和适宜的生存环境，有利于细菌的快速增长和繁殖。由于填料可在短期内富集大量的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，一方面解决了厌氧氨氧化种泥缺乏、微生物难截留和富集的问题，同时为缩短反应器的启动时间创造了有利条件。
2、本专利技术的一种快速启动短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器，其特征在于：
3、所述反应器(1)包括进水桶(1.1)、出水桶(1.2)、进水蠕动泵(1.3)、出水蠕动泵(1.4)、超滤膜(1.5)、超滤膜固定装置(1.6)、减速电机(1.7)、搅拌桨支杆(1.8)、不锈钢填料架/搅拌桨(1.9)、曝气盘(1.10)、wtw multi 3420do/ph测定仪(1.11)、do/ph探头(1.12)、加热棒(1.13)、反应器进水口(1.14)、气体流量计(1.15)和气泵(1.16)。
4、所述进水桶(1.1)中的基质和营养液通过进水蠕动泵(1.3)经由反应器进水口(1.14)进入到反应器内，悬浮污泥、基质和营养液在搅拌桨(1.9)的作用下在反应器(1)内均匀分布；所述搅拌桨支杆(1.8)上共焊接有3～6块不锈钢填料架(1.9)，每块不锈钢填料架(1.9)上有多个可安放填料的孔洞。所述减速电机(1.7)其转速可设置为10～30r/min；通过超滤膜固定装置(1.6)将超滤膜(1.5)固定在反应器中；所述曝气盘(1.10)用于提供氧气。
5、一种在高氨氮工业废水中快速启动一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器其启动及实际运行过程包括以下步骤：
6、(1)启动阶段ⅰ：将空白海绵填料固定在不锈钢填料架(1.9)的孔洞中，填料填充比宜为10～30％。在反应器(1)中接种污泥浓度为5000～8000mg/l的悬浮态厌氧氨氧化污泥。反应器(1)进水为实验室人工配氢铵、氯化铵或硫酸铵为进水提供氨氮，进水氨氮浓度为400～600mg/l。另外，进水中还投加了微量元素ⅰ、微量元素ⅱ和矿物元素，充当细菌生长和繁殖置的模拟废水，可通过碳酸所必须的营养物质。其中，进水中微量元素ⅰ的组分及浓度为：6.37mg/l edta·2na、9.15mg/l feso4·7h2o；进水中微量元素ⅱ组分及浓度为：19.11mg·l-1edta·2na、0.014mg/l h3bo3、0.99mg/l mncl2·4h2o、0.25mg/lcuso4·5h2o、0.43mg/l znso4·7h2o、0.20mg/l nicl2·6h2o、0.24mg/l cocl·6h2o、0.18mg/l ki、0.22mg/l na2moo4·2h2o、0.05mg/l na2wo4·2h2o；矿物元素的组分及浓度为：56.5mg/lcacl2·2h2o、300mg/l mgso4·7h2o、100mg/l kh2po4。
7、预定殖期间，通过进水蠕动泵(1.3)将氨氮浓度为400～600mg/l的模拟废水抽取到反应器(1)中，通过加热棒(1.13)将反应器(1)内的水温控制在30～35℃之间，通过碱性药剂将系统ph值控制在7.0～8.0之间。通过水力停留时间控制进水流量，根据进水氨氮浓度和有效池容，将进水氨氮容积负荷控制在0.1～0.2kg-n/m3·d之间。空气泵24h连续曝气，通过气体流量计(1.15)和曝气盘(1.10)连续不断地输入至反应器(1)中。将do控制在0.05～0.20mg/l之间，利用便携式do/ph测定仪(1.11)实时监测系统内的温度、ph和do浓度。预定殖时间不低于两个周，当填料表面覆盖有一层红褐色的生物膜时，即可认为微生物预定殖成功。
8、(2)启动阶段ⅱ：反应器(1)启动前，先将反应器(1)中的悬浮污泥全部排出，将挂有生物膜的填料保留在反应器内的不锈钢填料架(1.9)上。然后，向反应器(1)中接种污泥浓度为5000～8000mg/l的活性污泥。采用连续进、出水的方式将基质和营养液连续抽入至反应器中，将搅拌桨(1.6)转速设置为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速启动短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器，其特征在于：
2.应用如权利要求1所述的一种快速启动一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器的启动策略，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述策略，其特征在于还可以包括：
4.根据权利要求3所述策略，其特征在于：
5.根据权利要求2所述策略，其特征在于还可以包括：
【技术特征摘要】
1.一种快速启动短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器，其特征在于：
2.应用如权利要求1所述的一种快速启动一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的膜生物反应器的启动策略，其特征在于，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，孙昊飞，杨慎华，杨佳之，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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