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CN110272123A - 一种运用无机碳源提高固定化藻菌共生体系脱氮除磷效率的方法 - Google Patents

一种运用无机碳源提高固定化藻菌共生体系脱氮除磷效率的方法 Download PDF

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CN110272123A CN201910594973.5A CN201910594973A CN110272123A CN 110272123 A CN110272123 A CN 110272123A CN 201910594973 A CN201910594973 A CN 201910594973A CN 110272123 A CN110272123 A CN 110272123A
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王晓纪
刘娜
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Abstract

本发明公开了一种运用无机碳源提高城镇污水脱氮除磷的生物处理方法,属于污水处理技术领域。该方法选取鉴定自城镇污水处理厂的优势藻种为藻源,以城镇污水处理厂活性污泥为菌源,采用弹性立体填料为固定化填料组成固定化藻菌共生体系。通过外加无机碳源NaHCO3并控制填料与装置体积比为1/3~1,NaHCO3初始浓度为75~175mg/L的条件处理城镇污水。经本发明处理后的城镇污水中氨氮(NH4 +‑N)、总氮(TN)、总磷(TP)及化学需氧量(CODCr)均能达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准。

Description

一种运用无机碳源提高固定化藻菌共生体系脱氮除磷效率的 方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种城镇污水的脱氮除磷方法。
背景技术
随着我国社会经济的发展,污水排放量逐年增加,由污水排放引起的环境污染问题日益严重,如何保护好水资源已成为了当前重要的环境问题之一。
面对水污染防治的严峻形势,我国颁布了《水污染防治行动计划》以加快城镇污水处理设施的建设与提标改造,该计划中明确规定在重点的湖泊(水库)等水质要求敏感的区域排放的污水,其水质必须达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准中一级A排放标准(GB18918-2002)。
目前,我国城镇污水处理厂主要采用以A/A/O(厌氧-兼氧-好氧)和氧化沟为代表的活性污泥生物脱氮除磷技术。鉴于我国城镇污水普遍存在进水有机碳含量低、碳/氮达不到活性污泥生物法脱氮除磷的适宜要求,为达到一级A排放标准,水厂普遍采取了外加葡萄糖等有机碳源的方式来提升碳/氮,其容易造成二次污染并增加了处理成本。
藻菌共生体系是一种能高效去除氮、磷和CODCr并且运行成本低、无二次污染的新型污水处理工艺。该工艺的优势在于藻类易吸收利用CO2等无机碳进行光合作用,藻类产生的O2又可供给细菌生长形成共生体系,因而基于藻菌共生体系的工艺更利于氮磷去除,运行成本也较活性污泥体系更低。如马瑞阳等人通过实验发现,固定化藻菌共生体系相比于单一藻和单一菌体系而言,脱氮除磷效果最优(马瑞阳等, 藻-菌单一及共生系统对海水养殖尾水的净化作用[J], 中国水产科学, 2019, 26(3): 1-11.);王爱丽等人利用铜绿微囊藻和细菌处理污水,发现固定化混合藻菌体系对污水中的氮、磷去除效率明显高于单独固定化体系,并且随着时间的延长,氮、磷的去除效果逐渐升高(王爱丽等, 藻菌混合固定化及其对污水的净化[J],环境污染与防治, 2005, 27(9):654-657.)。
发明内容
本发明运用无机碳源提高了一种基于固定化藻菌共生体系脱氮除磷的方法,以期解决污水处理厂处理实际废水时由于碳源不足需投加有机碳源,造成二次污染以及出水难以达到城镇污水处理厂污染物一级A排放标准(GB18918-2002)的问题。
为了实现这一目的,本发明的技术方案是:
一种运用无机碳源提高固定化藻菌共生体系脱氮除磷的方法,其步骤为:
(1)采用聚合酶链式反应-变形梯度凝胶电泳方法对城镇污水处理厂水中生物群落进行鉴定,以鉴定出的藻种为藻源,以活性污泥为菌源;
(2)控制初始总生物干重质量浓度为0.2~0.4g/L,将藻、菌按污水处理效果最佳的干重质量比投加到烧杯中并将藻、菌固定于弹性立体填料上;
(3)给烧杯添加光源,控制光暗时间比为12h:12h,光照强度4000~6000lx;
(4)向烧杯中加入城镇污水处理厂污水,污水水力停留时间6~12h;
(5)向烧杯中加入无机碳源。
更进一步的,步骤(1)藻源优选易于附着生长的鞘藻属丝状菌、菌源为驯化后的城镇污水处理厂好氧池的活性污泥;
更进一步的,步骤(2)藻菌固定化中弹性立体填料与反应装置体积比为1:1;
更进一步的,步骤(5)所述无机碳源为NaHCO3
本发明的优点在于:
(1)所选用的碳源为无机碳源,在固定化藻菌体系中能有效控制水环境中的pH从而维持共生体系的稳定性,并且避免了传统污水处理厂中有机碳源的投加所造成的二次污染。
(2)本藻菌共生体系相比于传统工艺外加有机碳源乙酸钠对污水中的氮磷等污染物有更好的去除效果。在适量的碳源补充下,经处理后城镇污水中氨氮(NH4 +-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)指标达到城镇污水处理厂污染物一级A排放标准(GB18918-2002)。
(3)藻菌固定化处理污水,藻菌不易流失,保障处理出水水质,而且有利于藻、菌生物质的回收,为处理后生物质能源的再利用提供条件,工程化运用前景好。
具体实施方式
实施例1
从某污水处理厂进水口取水样,选取该水厂中优势藻种短带鞘藻(Oedogonium brevicingulatum)为固定化藻菌体系的藻源。 短带鞘藻干重质量确定方法为:用事先烘干的定量滤纸过滤称量一组不同体积的短带鞘藻,先称量分别确定该组短带鞘藻湿重质量,然后将该组藻置于103±1℃烘箱中烘烤,反复烘干称量,确定干重质量。以藻湿重为横坐标,干重为纵坐标绘制短带鞘藻干湿重关系标准曲线。根据标准曲线,能将一定湿重质量的短带鞘藻换算成干重质量。
菌干重确定方法:准确量取100mL活性污泥,用提前烘干称量过的定量滤纸过滤,再将过滤后的活性污泥与滤纸一同置于103±1℃烘箱中烘烤,反复烘干称量,确定其干重,由此可计算出菌干重质量。取2L玻璃烧杯3个,置于六联磁力搅拌器上,填充15~20cm弹性立体填料,体积填充率50%~80%,在烧杯周围布置普通25瓦灯管2~3根,光照强度4000~60001x,光暗时间比12h:12h,初始总生物干重质量浓度0.3g/L,藻干重质量:菌干重质量为3:1,曝气量为0.2L/min,曝气间歇时间为6h/6h,按照外加碳源为葡萄糖、乙酸钠以及NaHCO3三个实验组加入相应碳源,每个烧杯中加入2L的城镇污水厂污水,其中含NH4 +-N:18.5mg/L,TN:25.8mg/L,TP:1.4mg/L,CODCr:126mg/L,pH:6.98,水温:25±5℃,全过程磁力搅拌,转子转速控制在烧杯底部无藻与菌沉淀。以NH4 +-N、TN、TP、CODCr为监测指标,经12h处理,外加碳源为NaHCO3的实验组,处理后的出水中NH4 +-N、TN、TP、CODCr均达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准(GB18918-2002)。
表1 实施例1中各物质去除率及处理时间
实施例2
本实施例中污水中藻源筛选、藻菌干重质量确定、藻、菌干重质量比、曝气量、曝气间歇时间以及实验条件的设置均与实施例1相同,每个烧杯加入污水水质NH4 +-N: 20.4mg/L,TN:29.3mg/L,TP:1.2 mg/L,CODCr: 138mg/L,pH:7.06,水温:25±5℃。经12h处理,外加NaHCO3浓度为100~125mg/L的实验组,处理后的模拟污水中NH4 +-N、TN、TP、CODCr均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。
表2 实施例2中各物质去除率及处理时间
通过实施例1、2可以看出,相比于传统工艺中的外加有机碳源乙酸钠,固定化藻菌共生体系中,采用外加无机碳源NaHCO3的方法可以有效提高城镇污水脱氮除磷效果,并且避免了二次污染的弊端,并且污水处理过程所需条件简单,工程应用可实施性强。
实施例3
本实施例中污水中藻源筛选、藻菌干重质量确定、藻、菌干重质量比、曝气量、曝气间歇时间以及实验条件的设置均与实施例1相同,每个烧杯加入污水水质NH4 +-N: 19.1mg/L,TN:26.6mg/L,TP:1.4mg/L,CODCr: 100mg/L,pH:7.06,水温:25±5℃。经12h处理,填料与反应装置体积比为1:1的实验组对NH4 +-N、TN、TP、CODCr的去除效果明显优于其他实验组。
表3实施例3中各物质去除率以及处理时间

Claims (3)

1.一种运用无机碳源提高固定化藻菌共生体系脱氮除磷的方法,其特征在于,所外加的碳源为碳酸氢钠(NaHCO3)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,NaHCO3的投加量为100~125mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,填料与反应装置体积比为1:1。
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