提高ABR处理养殖废水效率和稳定性预处理方法
申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34; C02F101/16; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，包括以下步骤：S1：启动ABR厌氧折流板反应器;S2：采用阶段提高NH4+‑N浓度的方法对活性污泥中的菌进行初步调整;S3：采用阶段缩短水力停留时间的方法对活性污泥中的菌进行调整。经该预处理方法后的ABR反应器处理养殖废水，具有运行稳定且运行时间长、能处理高氨氮和COD养殖废水且处理效果好等优点。
权利要求书
1.一种提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，包括以下步骤：
S1：启动阶段：将活性污泥装填入厌氧折流板反应器中，再将含浓度为25～30mg/L的NH4+-N和浓度为25～30mg/L的NO2--N的合成废水导入厌氧折流板反应器中，控制水力停留时间为45～50h，检测处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，完成厌氧氨氧化启动;
S2：提高NH4+-N浓度阶段：采用阶段提高NH4+-N浓度的方法对活性污泥中的菌进行初步调整，具体为：以与步骤S1成分及配比相同的合成废水为第一个阶段的培养基，各阶段中合成废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度依次递增，将各个阶段的合成废水按顺序导入厌氧折流板反应器中，控制水力停留时间为45～50h，检测每个阶段处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，开始下一个阶段的培养;至合成废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度为140～160mg/L，完成对活性污泥中的菌的初步调整;
S3：缩短水力停留时间阶段：采用阶段缩短水力停留时间的方法对活性污泥中的菌进行调整，将与步骤S2最后一个阶段成分及配比相同的合成废水为培养基导入厌氧折流板反应器中，控制第一个阶段的水力停留时间为45～50h，各阶段的水力停留时间依次递减，检测每个阶段处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，开始下一个阶段的培养;至水力停留时间为20～30h，完成对对活性污泥中的菌的调整。
2.根据权利要求1所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，后一个阶段中废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度均比前一个阶段多8～12mg/L;每个阶段持续时间为7～10天。
3.根据权利要求1所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，后一个阶段的水力停留时间比前一个周期缩短3～6h;每个阶段持续时间为7～40天。
4.根据权利要求1～3任一项所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S1～S3均在避光、25℃～30℃条件下进行。
5.根据权利要求1～3任一项所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述活性污泥中，微生物组分及其百分含量为：变形菌门40%～50%、绿弯菌门3%～8%、拟杆菌门10%～15%、酸杆菌门10%～15%、放线菌门3%～8%、厚壁菌门1%～2%、伊格氏杆菌门1%～2%、糖菌门4%～9%、绿菌门1%～2%、芽单胞菌门0.5%～1.5%、浮霉菌门0.01%～0.02%。
6.根据权利要求1～3任一项所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S1～S3中的各个合成废水中，还含有以下成分：质量浓度为1000～1500mg/L的NaHCO3、质量浓度为250～350mg/L的MgSO4·7H2O、质量浓度为100～200mg/L的无水CaCl2、质量浓度为20～30mg/L的KH2PO4、体积浓度为1ml/L的Fe-EDTA溶液和体积浓度为1ml/L的微量元素溶液。
7.根据权利要求6所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述Fe-EDTA溶液中，含5000mg·L-1的EDTA和5000mg·L-1的FeSO4·7H2O;所述微量元素溶液中，含430mg·L-1的ZnSO4·7H2O、240mg·L-1的CoCl2·6H2O、990mg·L-1的MnCl2·4H2O、314mg·L-1的HBO3、250mg·L-1的CuSO4·5H2O和190mg·L-1的NiCl2·6H2O。
8.根据权利要求1～3任一项所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S1的运行时间为50～55天;所述步骤S2的运行时间为80～90天;所述步骤S3的运行时间为90～100天。
9.根据权利要求1～3任一项所述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，其特征在于，所述步骤S1～S3所采用的ABR厌氧折流板反应器(1)中设置有五个分隔板(2)，五个分隔板(2)间隔布置并将ABR厌氧折流板反应器(1)分割成六个上部相互连通的隔室，六个隔室的体积沿水流方向依次递减;每个隔室中设置有一个导流板(3)，所述导流板(3)将隔室分割成两个底部相互连通的上流分室和下流分室，所述下流分室的体积为上流分室体积的三分之一。
说明书
提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法
技术领域
本发明属于农业废水处理技术领域，尤其涉及一种提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法。
背景技术
随着规模化养猪场迅速发展，其产生的大量废水对环境的影响日益突出。废水具有排放量大、含有高浓度的COD、TN(主要以NH4+-N形式存在)和TP等特点，且常伴有消毒水、重金属、残留的兽药以及各种人畜共患病原体等污染物的特点，如果得不到有效处理，会对我国环境和农业生态生产造成直接威胁。而养猪业属于微利行业，不可能投入许多资金用于处理废水，目前，多种废水处理方法所需成本高，操作复杂，难以应用于养殖废水处理，因而养猪废水处理难度大。
废水厌氧处理具有低污泥产量、低运行成本以及低能耗等特点，被公认是最经济的废水处理方式，广泛应用于高浓度有机废水的处理。
ABR作为一种新型高效厌氧反应器，相对于UASB、IC厌氧处理工艺具有结构简单、投资少、有效截留微生物、合理分布的微生物种群特征、抗冲击负荷强、优质的处理效果以及适合处理水质变化较大废水等一系列优点，且ABR反应器具有较好的水力特性，流态接近理想推流态，且与其他厌氧反应器相比，具有较低的死区百分率。随着ABR对难降解或有毒废水表现出良好的处理性能，人们对其越来越关注。对ABR内部作用机理与颗粒污泥的研究也逐渐增多。
近年来，诸多学者对ABR处理复杂废水开展了研究，ABR处理复杂废水的种类很多，包括糖蜜废水、面包酵母生产废水、印染废水、制药废水、山梨酸废水、草甘膦废水、制革废水、PTA废水等，且COD去除率均在75%以上，但氨氮去除率不高。而养殖废水中氨氮浓度很高，且成分复杂，因而目前利用ABR处理成份复杂的猪场养殖废水报道较少，且仅限于实验探索阶段。目前的实验探索表明，影响反应器中厌氧氨氧化作用的因素较复杂，例如pH值、有机物浓度及高浓度氨氮和亚硝酸盐氮以及有毒有害物质等，微生物作用规律与特征不明确，从而导致废水处理效果欠佳，运行不稳定等问题。因此，函待研发出一种高效、环保、经济的ABR处理高氨氮负荷养殖废水的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，经该预处理方法后的ABR反应器处理养殖废水，具有运行稳定且运行时间长、能处理高氨氮和COD养殖废水且处理效果好等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，包括以下步骤：
S1：启动阶段：将活性污泥装填入ABR厌氧折流板反应器中，再将含浓度为25～30mg/L的NH4+-N和浓度为25～30mg/L的NO2--N的合成废水导入厌氧折流板反应器中，控制水力停留时间为45～50h，检测处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，完成厌氧氨氧化启动;
S2：提高NH4+-N浓度阶段：采用阶段提高NH4+-N浓度的方法对活性污泥中的菌进行初步调整，具体为：以与步骤S1成分及配比相同的合成废水为第一个阶段的培养基，各阶段中合成废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度依次递增，将各个阶段的合成废水按顺序导入厌氧折流板反应器中，控制水力停留时间为45～50h，检测每个阶段处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，开始下一个阶段的培养;至合成废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度为140～160mg/L，完成对活性污泥中的菌的初步调整;
S3：缩短水力停留时间阶段：采用阶段缩短水力停留时间的方法对活性污泥中的菌进行调整，将与步骤S2最后一个阶段成分及配比相同的合成废水为培养基导入厌氧折流板反应器中，控制第一个阶段的水力停留时间为45～50h，各阶段的水力停留时间依次递减，检测每个阶段处理后的水的NH4+-N、NO2--N、COD和pH，至数据稳定时，开始下一个阶段的培养;至水力停留时间为20～30h，完成对对活性污泥中的菌的调整。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S2中，后一个阶段中废水中的NH4+-N和NO2--N的浓度均比前一个阶段多8～12mg/L;每个阶段持续时间为7～10天。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S3中，后一个阶段的水力停留时间比前一个周期缩短3～6h;每个阶段持续时间为7～40天。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S1～S3均在避光、25℃～30℃条件下进行。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述活性污泥中，微生物组分及其百分含量为：变形菌门40%～50%、绿弯菌门3%～8%、拟杆菌门10%～15%、酸杆菌门10%～15%、放线菌门3%～8%、厚壁菌门1%～2%、伊格氏杆菌门1%～2%、糖菌门4%～9%、绿菌门1%～2%、芽单胞菌门0.5%～1.5%、浮霉菌门0.01%～0.02%。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S1～S3中的各个合成废水中，还含有以下成分：质量浓度为1000～1500mg/L的NaHCO3、质量浓度为250～350mg/L的MgSO4·7H2O、质量浓度为100～200mg/L的无水CaCl2、质量浓度为20～30mg/L的KH2PO4、体积浓度为1ml/L的Fe-EDTA溶液和体积浓度为1ml/L的微量元素溶液。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述Fe-EDTA溶液中，含5000mg·L-1的EDTA和5000mg·L-1的FeSO4·7H2O;所述微量元素溶液中，含430mg·L-1的ZnSO4·7H2O、240mg·L-1的CoCl2·6H2O、990mg·L-1的MnCl2·4H2O、314mg·L-1的HBO3、250mg·L-1的CuSO4·5H2O和190mg·L-1的NiCl2·6H2O。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S1的运行时间为50～55天;所述步骤S2的运行时间为80～90天;所述步骤S3的运行时间为90～100天。
上述的提高ABR处理养殖废水效率和稳定性的预处理方法，优选的，所述步骤S1～S3所采用的ABR厌氧折流板反应器中设置有五个分隔板，五个分隔板间隔布置并将ABR厌氧折流板反应器分割成六个上部相互连通的隔室，六个隔室的体积沿水流方向依次递减;每个隔室中设置有一个导流板，所述导流板将隔室分割成两个底部相互连通的上流分室和下流分室，所述下流分室的体积为上流分室体积的三分之一。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明采用特定的方法对活性污泥进行驯化，优选采用六隔室且六个隔室的体积沿水流方向依次递减的ABR厌氧折流板反应器结构，可以将各隔室中的反硝化菌和厌氧氨氧化菌培养至二者比较协调的水平，通常认为，反硝化菌对厌氧氨氧化菌的生长具有抑制作用，但申请人通过实践发现，采用本发明的预处理方对ABR厌氧折流板反应器进行驯化后，能够在不同隔室形成不同形态不同功能的微生物相，并且能定向培养特定的优势菌种，再用于复杂的养殖废水处理，反硝化菌和厌氧氨氧化菌在养殖废水处理过程中出乎意料的协调较好，对高氨氮和高COD去除率均比较高、且能维持长时间运行。因此，本发明预处理方法适用于高氨氮的猪场养殖废水进行净化处理，采用该装置反应器启动较快，在高氨氮高COD浓度条件下能保证较高的去除率，出水效果受冲击负荷、温度等因素影响小，且能够长期对养殖废水进行处理，出水效果稳定。