本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法。
背景技术：
来源于化工制造、印染行业、畜禽养殖、制药污水、垃圾填埋场渗滤液的各类高有机负荷、低温、高盐、高氨氮废水，成分复染、生物毒性大、污染物浓度高、排放量大、处理难度高，经过常规废水处理技术后，废水的各项指标仍然不能达到排放标准，直接排放至大自然水体循环系统的水源中，导致水源c/n失调，不能为微生物提供充足的碳源，抑制微生物生长，严重影响水源的质量，对大自然的生态和环境造成严重破坏，进而影响人畜健康。
目前针对上述废水普遍采用生物法进行处理，生物法包括活性污泥法和生物膜法，由于活性污泥法中微生物在极端环境下耐受性差、生物量、处理效率低，所以在高难废水处理中的应用较少，生物膜法由于具有一定的抗冲击负荷和耐受性能，应用较普遍。但是，目前，生物膜法普遍采用活性污泥作为接种微生物，挂膜速度慢、周期长、污泥产率高，浮泥多、耐受性差等诸多问题，影响生物膜工艺的脱氮效果差、增加运行成本和运维管理难度。因此，寻求一种简单、高效的生物膜工艺挂膜启动方法，保证废水的各项指标在处理后能够达到排放标准，已成为解决废水污染的关键所在。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，在不改变废水处理流程和设施的情况下，改进废水处理工艺，在废水处理系统中使用异养硝化-好氧反硝化复合菌剂，即hn-ad菌剂，通过调节系统运行参数，使功能微生物在旋转式生物膜反应器中富集强化，最终快速高效的在旋转式生物膜反应器中完成优势菌群的富集，从而提高整个废水处理系统的废水处理效率。
本发明的目的是采用下述方案实现的：
一种使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，包括以下步骤：
1）挂膜准备阶段：
1-1）配制与待处理的废水组分相同的营养液；
1-2）在废水处理系统的生物反应池内加入步骤1-1）中配制的营养液作为培养基，再根据营养液的体积加入接种量为5～10%的异养硝化-好氧反硝化复合菌剂形成菌液；
2）活菌吸附阶段：
运行废水处理系统的生物反应池内的旋转式生物膜反应器，并将旋转式生物膜反应器边缘的线速度控制在1～5m/min，使异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌吸附在旋转式生物膜反应器上，快速形成淡黄色的生物膜；
3）活菌富集阶段：
检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，如果od600的数值小于1，且nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，则继续向生物反应池内添加营养液，使菌液的od600的数值达到1～1.5，菌液中的活菌含量达到180～200亿/克，即完成了菌液中活菌的富集；
4）挂膜完成阶段：
完成菌液中活菌的富集后，检测生物反应池内菌液的nh4 -n、cod、tn的浓度，一旦nh4 -n、cod、tn的浓度低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，继续向生物反应池内添加营养液，直至旋转式生物膜反应器上形成一层黄褐色生物膜后，通过显微镜观察到生物膜表面存在原生动物时，并且检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，当菌液的od600的数值小于0.35，nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于8.8mg/l、280mg/l、81mg/l，即旋转式生物膜反应器的挂膜完成，停止添加营养液。
步骤1-1）中待处理废水为高氨氮废水时，所述营养液包括下列组分：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l，七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l。
所述营养液的配制步骤如下：
1）配制微量元素溶液
所述微量元素溶液的组分包括混合七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l；
2）配制模拟废水
以生物反应池的有效容积计算碳源、氮源、磷源的投加量，投加比例为：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l；
3）配制营养液
以配制的模拟废水：微量元素溶液=1l:5ml，混合形成。
所述异养硝化-好氧反硝化复合菌剂包括贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2复合而成。
所述贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2在异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的含量比例为10～20％：5～20％：10～30％：20～50％。
所述生物反应池内菌液的温度保持在25～30℃。
所述旋转式生物膜反应器为生物转盘或生物转笼。
所述旋转式生物膜反应器内的填充物为三维结构生物盘片。
所述三维结构生物盘片包括凹凸板结构的生物盘片、波形板结构的生物盘片、网状板结构的生物盘片、表面凸起结构的生物盘片及上述结构组合而成的三维结构。
本发明包含如下有益效果：
（1）本发明可去除废水中的大部分污染物质，减轻系统的运行负荷，可明显改善工艺处理效果，可以使cod的去除率提高20～40％，氨氮和总氮去除率提高20～50％；
（2）本发明中旋转式生物膜反应器内的微生物浓度可高达5000～8000mg/l，挂膜速度快，有利于异养硝化-好氧反硝化复合菌剂在生物反应池内优势菌群的富集，耐冲击负荷强，生化效率高；
（3）与传统活性污泥系统或厌氧-好氧组合废水处理系统相比，采用本发明可大幅度缩短流程，节约工艺基建成本，仅靠两级或多级全好氧系统就可实现废水中污染物的高效稳定去除，可节省50%的土地使用面积；
（4）与传统的废水处理工艺相比，本发明采用自然接触复氧的方式来维持旋转式生物膜反应器内的全好氧环境，可在一个反应器内同时实现氨氮、硝酸盐氮、总氮“三氮”同步去除，并且能同时去除有机物，工艺流程短，模块化设计，结构紧凑，建设运行费用降低30%，且运维管理难度更低；
（5）本发明适用于高有机负荷、低温、高盐、高氨氮废水，同时还可应用于低碳生活废水、化工废水、垃圾渗滤液，无剩余污泥的产生，菌泥排放量少，运行成本低；
（6）采用菌剂挂膜的生物系统运行管理维护及操作简单，无需专业人员现场维护，易于实现区域化自控管理，运营费用低。
本发明的优点在于，因为按照待处理的废水的组分配制驯化异养硝化-好氧反硝化复合菌的培养基，在进行实际废水处理时，驯化后的异养硝化-好氧反硝化复合菌不需要花大量时间针对不同组分的废水重新驯化，所以挂膜速度快，耐受高氨氮性能好，且不局限于生物膜反应器为旋转式生物膜反应器的废水处理系统，也能适用于多种好氧生物膜反应器，实现好氧系统的高效、快速挂膜启动。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例1中传统污泥挂膜过程的nh4 -n指标变化情况示意图；
图3为实施例1中本发明的nh4 -n指标变化情况示意图；
图4为实施例2中本发明的各水质指标变化情况示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，包括以下步骤：
1）挂膜准备阶段：
1-1）配制与待处理的废水组分相同的营养液，所述营养液的各组分的纯度规格均为分析纯；
步骤1-1）中待处理废水为高氨氮废水时，所述营养液包括下列组分：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l，七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l。
所述营养液的配制步骤如下：
1）配制微量元素溶液
所述微量元素溶液的组分包括混合七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l；
2）配制模拟废水
以生物反应池的有效容积计算碳源、氮源、磷源的投加量，投加比例为：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l；
3）配制营养液
以配制的模拟废水：微量元素溶液=1l:5ml，混合形成。
1-2）在废水处理系统的生物反应池内加入步骤1-1）中配制的营养液作为培养基，再根据营养液的体积加入接种量为5～10%的异养硝化-好氧反硝化复合菌剂形成菌液；
所述生物反应池内菌液的温度保持在25～30℃。
所述异养硝化-好氧反硝化复合菌剂包括贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2复合而成。所述贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2在异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的含量比例为10～20％：5～20％：10～30％：20～50％。
2）活菌吸附阶段：
运行废水处理系统的生物反应池内的旋转式生物膜反应器，并将旋转式生物膜反应器边缘的线速度控制在1～5m/min，使异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌吸附在旋转式生物膜反应器上，快速形成淡黄色的生物膜；
所述旋转式生物膜反应器为生物转盘或生物转笼。所述旋转式生物膜反应器内的填充物为三维结构生物盘片。所述三维结构生物盘片包括凹凸板结构的生物盘片、波形板结构的生物盘片、网状板结构的生物盘片、表面凸起结构的生物盘片及上述结构组合而成的三维结构。
3）活菌富集阶段：
检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，如果od600的数值小于1，且nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，则继续向生物反应池内添加营养液，使菌液的od600的数值达到1～1.5，菌液中的活菌含量达到180～200亿/克，即完成了菌液中活菌的富集；
4）挂膜完成阶段：
完成菌液中活菌的富集后，检测生物反应池内菌液的nh4 -n、cod、tn的浓度，一旦nh4 -n、cod、tn的浓度低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，继续向生物反应池内添加营养液，直至旋转式生物膜反应器上形成一层黄褐色生物膜后，通过显微镜观察到生物膜表面存在原生动物时，并且检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，当菌液的od600的数值小于0.35，nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于8.8mg/l、280mg/l、81mg/l，即旋转式生物膜反应器的挂膜完成，停止添加营养液。
下面结合实施例，对本发明进一步说明：
实施例1：
某猪场养殖废水原水经固液分离机实现粪渣和废水的固液分离后，根据得到的上清液的组分配制营养液，将营养液加入废水处理系统的有效容积为100m3的生物反应池后，保持生物反应池内溶液温度为25～28℃，根据营养液的体积向生物反应池内投加接种量为5～10%的由10～20％的贪铜菌swa1、5～20％的粪产碱杆菌、10～30％的不动杆菌和20～50％的苍白杆菌tac-2复合而成的异养硝化-好氧反硝化复合菌剂形成菌液，运行废水处理系统的生物反应池内的旋转式生物膜反应器，并将旋转式生物膜反应器边缘的线速度控制在2.5m/min，使异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌吸附在旋转式生物膜反应器上，快速形成淡黄色的生物膜；
每隔3d检测一次生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，如果od600的数值小于1，且nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，则向生物反应池内添加营养液，使菌液的od600的数值达到1～1.5，菌液中的活菌含量达到180～200亿/克，即完成了菌液中活菌的富集；
完成菌液中活菌的富集后，每隔3d检测一次检测生物反应池内菌液的nh4 -n、cod、tn的浓度，一旦nh4 -n、cod、tn的浓度低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，继续向生物反应池内添加营养液，直至旋转式生物膜反应器上形成一层黄褐色生物膜后，通过显微镜观察到生物膜表面存在原生动物时，并且检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，此时，菌液的od600的数值小于0.35，nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于8.8mg/l、280mg/l、81mg/l，即旋转式生物膜反应器的挂膜完成，停止添加营养液，向废水处理系统的生物反应池加入固液分离得到的上清液进行废水处理，水力停留时间为20～30h。
废水处理系统为一个每天处理50吨猪场废水的废水处理系统，应用本发明之前一个月和应用本发明之后挂膜成功至稳定运行后的nh4 -n去除效率如图1和图2所示，使用本发明前后对比可以发现，没有使用本发明的污泥挂膜反应器启动所需时间为33d，脱氮效果差，而本发明的生物膜反应器由于异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌的高耐受性较普通微生物更易富集、生长速度更快，挂膜所需时间仅为15d，且脱氮效果较高，nh4 -n去除率提高了13.2％，处理后的废水各项指标均满足《畜禽养殖废水排放标准》(gb18596-2001)。
实施例2：
根据某牛场废水原液的组分配制营养液，将营养液加入废水处理系统的有效容积为100m3的生物反应池后，保持生物反应池内溶液温度为20～30℃，根据营养液的体积向生物反应池内投加接种量为5～10%的由10～20％的贪铜菌swa1、5～20％的粪产碱杆菌、10～30％的不动杆菌和20～50％的苍白杆菌tac-2复合而成的异养硝化-好氧反硝化复合菌剂形成菌液，运行废水处理系统的生物反应池内的旋转式生物膜反应器，并将旋转式生物膜反应器边缘的线速度控制在2.5m/min，使异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌吸附在旋转式生物膜反应器上，第3天时菌液的od600的数值急剧减小，nh4 -n，cod和tn平均去除率分别达98.3%，83.8%和81.4%，在旋转式生物膜反应器上快速形成淡黄色的生物膜；
仅经过3d，菌液的nh4 -n，cod，tn的浓度分别降至30mg/l，250.8mg/l，108.3mg/l，去除率可分别达到94.3%，90.7%，81.4%，菌液的od600的数值升高至1.3，即完成了菌液中活菌的富集，盘片上的生物膜厚度逐渐增加。
完成菌液中活菌的富集后，每隔3d检测一次检测生物反应池内菌液的nh4 -n、cod、tn的浓度，一旦nh4 -n、cod、tn的浓度低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，继续向生物反应池内添加营养液，直至旋转式生物膜反应器上形成一层黄褐色生物膜后，通过显微镜观察到生物膜表面存在原生动物时，并且检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，nh4 -n，cod，tn浓度分别降至6.6mg/l，258.9mg/l，73.1mg/l并保持稳定，各污染物的去除率较高，即旋转式生物膜反应器的挂膜完成，停止添加营养液，历时15～20d。
向废水处理系统的生物反应池加入某牛场的废水原液进行废水处理，水力停留时间为20～30h，处理后的废水的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度如下图3所示，各项指标均满足《畜禽养殖废水排放标准》(gb18596-2001)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。
1.一种使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）挂膜准备阶段：
1-1）配制与待处理的废水组分相同的营养液；
1-2）在废水处理系统的生物反应池内加入步骤1-1）中配制的营养液作为培养基，再根据营养液的体积加入接种量为5～10%的异养硝化-好氧反硝化复合菌剂形成菌液；
2）活菌吸附阶段：
运行废水处理系统的生物反应池内的旋转式生物膜反应器，并将旋转式生物膜反应器边缘的线速度控制在1～5m/min，使异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的活菌吸附在旋转式生物膜反应器上，快速形成淡黄色的生物膜；
3）活菌富集阶段：
检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，如果od600的数值小于1，且nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，则继续向生物反应池内添加营养液，使菌液的od600的数值达到1～1.5，菌液中的活菌含量达到180～200亿/克，即完成了菌液中活菌的富集；
4）挂膜完成阶段：
完成菌液中活菌的富集后，检测生物反应池内菌液的nh4 -n、cod、tn的浓度，一旦nh4 -n、cod、tn的浓度低于6.5mg/l、400mg/l、108mg/l，继续向生物反应池内添加营养液，直至旋转式生物膜反应器上形成一层黄褐色生物膜后，通过显微镜观察到生物膜表面存在原生动物时，并且检测生物反应池内菌液的od600的数值和nh4 -n、cod、tn的浓度，当菌液的od600的数值小于0.35，nh4 -n、cod、tn的浓度分别低于8.8mg/l、280mg/l、81mg/l，即旋转式生物膜反应器的挂膜完成，停止添加营养液。
2.根据权利要求1所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：步骤1-1）中待处理废水为高氨氮废水时，所述营养液包括下列组分：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l，七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l。
3.根据权利要求2所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述营养液的配制步骤如下：
1）配制微量元素溶液
所述微量元素溶液的组分包括混合七水合硫酸镁为2.0g/l，一水合硫酸镁为0.1g/l，氯化钙为1.5g/l，七水合硫酸亚铁为0.1g/l；
2）配制模拟废水
以生物反应池的有效容积计算碳源、氮源、磷源的投加量，投加比例为：无水乙酸钠为3.1g/l，硫酸铵为2.2g/l、磷酸氢二钾为0.7g/l；
3）配制营养液
以配制的模拟废水：微量元素溶液=1l:5ml，混合形成。
4.根据权利要求1所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述异养硝化-好氧反硝化复合菌剂包括贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2复合而成。
5.根据权利要求4所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述贪铜菌swa1,粪产碱杆菌,不动杆菌，苍白杆菌tac-2在异养硝化-好氧反硝化复合菌剂的含量比例为10～20％：5～20％：10～30％：20～50％。
6.根据权利要求1所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述生物反应池内菌液的温度保持在25～30℃。
7.根据权利要求1所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述旋转式生物膜反应器为生物转盘或生物转笼。
8.根据权利要求1所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述旋转式生物膜反应器内的填充物为三维结构生物盘片。
9.根据权利要求8所述的使用菌剂给生物膜反应器挂膜的方法，其特征在于：所述三维结构生物盘片包括凹凸板结构的生物盘片、波形板结构的生物盘片、网状板结构的生物盘片、表面凸起结构的生物盘片及上述结构组合而成的三维结构。
技术总结