CN102190371A - 一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法，其步骤依次为：(1)以低有机碳浓度的城市生活污水为进水，加入NaNO₂；(2)在ASBR反应器中依次加入厌氧消化污泥、蜂巢石颗粒、黑臭河道底泥和好氧活性污泥，并均匀混合；(3)将所述进水通过蠕动泵加入至ASBR反应器中进行反应，在遮光、密闭的条件下，经过至少78天的运行，得到目的物黄褐色颗粒污泥，其中氨氮与亚硝氮的去除率达92％以上。本发明利用来源广泛的接种污泥，以废治废，缩短污泥颗粒化和厌氧氨氧化反应器启动时间，实现对氨氮的高效去除。

Description

一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法

技术领域

本发明涉及城市污水处理系统中的颗粒污泥培育方法，尤其涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放量急剧增加，引起了严重的水体环境污染和水富营养化问题，许多湖泊水体已不能发挥其正常功能而影响了工农业和渔业生产，如太湖、巢湖由于氮污染而大面积爆发蓝藻导致湖泊水质严重下降。氮是引起水体富营养化、缺氧及黑臭的一种重要污染元素，具有来源广、排放量大等特征，氨氮是其在水中最常见的存在形式。因此，去除氨氮成了当今废水处理的一个重要课题。

传统的生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化分别由硝化菌和反硝化菌作用完成，由于它们对物质基础和环境条件的要求不同，这两个阶段只能序列式进行，这就存在工艺流程长、能耗大、成本高(需另加碳源)且可能造成二次污染等缺点。厌氧氨氧化(ANAMMOX-anaerobic ammonium oxidation)工艺是在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化细菌以NO₂ ^-为电子受体，将NH₄ ⁺直接氧化为N₂的过程。与之相比，厌氧氨氧化脱氮技术具有许多优点：由于氨可以直接用作反硝化反应的电子供体，因此，不再需要外加有机物作电子供体，既可节省费用，又可防止二次污染；硝化反应每氧化1mol NH₄ ⁺耗氧2mol，而在厌氧氨氧化反应中，每氧化1mol NH₄ ⁺只需要0.75mol O₂，耗氧减少62.5％，可使供氧能耗大幅下降；传统的硝化反应氧化1mol NH₄ ⁺可产生2molH⁺，反硝化反应还原1mol NO₃ ^-或NO₂ ^-将产生1mol OH^-，而厌氧氨氧化反应产酸量大幅下降，产碱量降至为零，可以节省数量可观的中和试剂，同时防止可能出现的二次污染。因此，厌氧氨氧化属于一种节能降耗减排型环境工程技术，特别适合于有机碳浓度较低的城市污水脱氮处理。

厌氧氨氧化反应自1995年被荷兰Delft大学Mulder等人发现后，国内外学者对该技术进行了大量的研究，这些研究报道大多是以氨氮浓度较高的人工合成废水为处理对象进行研究，接种污泥多为单类污泥或两种污泥的混合污泥，而低浓度氨氮条件下，多种污泥源为接种污泥的厌氧氨氧化工艺的研究尚少。厌氧氨氧化反应也存在许多限制因素，如：温度、pH、Do、光、污泥龄、基质浓度等，其中由于厌氧氨氧化菌的生长周期较长，倍增时间长达11d，对厌氧氨氧化工艺的启动影响较大。因此，培育适应多种进水条件的颗粒污泥是实现ANAMMOX工艺高效运行的关键。

不同于现有技术的是，本发明在低浓度氨氮条件下，应用混合污泥作为种泥、蜂巢石颗粒作为载体，培育适应低有机碳浓度城市污水脱氮处理的厌氧氨氧化颗粒污泥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于低有机碳浓度城市污水脱氮处理的厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法。

以往的技术多采用单一污泥源启动ANAMMOX反应，对于接种多种污泥的混合污泥的研究较少。本发明所述的颗粒污泥的培育方法通过采用ASBR反应器(厌氧序批式反应器)，在低浓度氨氮条件下，接种多种污泥的混合物，以有机碳浓度较低的城市污水为进水启动ANAMMOX反应，添加蜂巢石颗粒为载体，实现具有厌氧氨氧化功能的高效颗粒污泥的培育。所述的接种污泥分别为：厌氧消化污泥、好氧活性污泥、黑臭河道表层底泥。

本发明为适合于低有机碳浓度城市污水脱氮处理的厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法，包括进水配置方法、种泥选用及接种方法、载体选用及投加方法、反应器避光保护和运行方法。

本发明的厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法，依次包括如下步骤为：

(1)以低有机碳浓度的城市生活污水为进水，加入NaNO₂；

(2)在ASBR反应器中依次加入厌氧消化污泥、蜂巢石颗粒、黑臭河道底泥和好氧活性污泥，并均匀混合；

(3)将所述进水通过蠕动泵加入至ASBR反应器中进行反应，在遮光、密闭的条件下，经过至少78天的运行，得到目的物黄褐色颗粒污泥；该黄褐色颗粒污泥中的氨氮与亚硝氮的去除率达92％以上。

本发明步骤(1)中加入NaNO₂后，调节该进水中亚硝氮浓度与氨氮浓度比保持在1∶1～1.1∶1。

本发明步骤(2)中的厌氧消化污泥，是指将厌氧消化污泥，经静止沉淀并倒出上清液后，所取得位于底部的厌氧消化污泥，并厌氧保存；所述好氧活性污泥，是指经静止沉淀倒出上清液后，所取得底部的好氧活性污泥；所述黑臭河道底泥，是经生活污水淘洗去除杂质后经沉淀倒出上清液之后，所取得底部的河道底泥，并厌氧保存；所述蜂巢石颗粒，是指60目蜂巢石颗粒。本发明特别选用此粒径蜂巢石颗粒，此蜂巢石颗粒随第一部分污泥加入反应器中，待反应器开始运行后，蜂巢石颗粒会与各部分污泥充分混合均匀，达到为颗粒污泥形成提供载体的目的。

本发明步骤(3)ASBR反应器进行反应的条件为，摇床的摇速为120r/min，保持33℃～35℃的温度，进水pH值在7.5～8.2之间，ASBR反应器的外壁用遮光材料包裹，驯化系统密闭，稳定运行48天后，将水力停留时间由24小时调节为18小时，经过78天的运行，得到目的物黄褐色颗粒污泥。

本发明厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法，在于运用ASBR反应器，按上述步骤实现低有机碳浓度、低氨氮浓度进水条件下，培育厌氧氨氧化颗粒污泥。本发明厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法的有益效果在于：(1)可以同时采用来源广泛的接种污泥，利用黑臭河道底泥作为接种污泥的成分之一，能够“以废治废”；(2)首次采用蜂巢石颗粒作为载体培育厌氧氨氧化颗粒污泥，可缩短污泥颗粒化和厌氧氨氧化反应器启动时间，实现对氨氮的高效去除。

具体实施方式

结合以下各实施例，进一步详细说明本发明。

实施例1

采用氨氮浓度为25±1mg/L的城市生活污水为实验进水，加入NaNO₂调节进水中亚硝氮浓度为26±1mg/L。接种污泥为厌氧消化污泥，黑臭河道底泥及好样活性污泥，其中体积比为2∶2∶1，混合后污泥浓度为13.24mg/L。在接种污泥过程中同时加入总污泥体积1/4的蜂巢石颗粒做为载体。试验运行开始前，先通过蠕动泵将与总污泥体积相同的生活污水加入到ASBR反应器中，进水pH值调节在7.5～8.2之间，保持整个装置温度在33℃～35℃之间，隔绝光线，搅拌速度为120r/min。经过48天的稳定运行后，将水力停留时间由24h调节为18h，经过78天的运行反应器进入稳定阶段，氨氮与亚硝氮去除率均达到92％以上。在之后的一个月运行期间，系统氨氮与亚硝氮去除率较为稳定，均保持在90％以上，污泥颜色也由黑色转化为黄褐色颗粒污泥。具体步骤如下：

第一步，配置进水：取1L城市生活污水，加入NaNO₂使进水中亚硝氮浓度与氨氮浓度比保持在1∶1～1.1∶1左右，其它营养盐及微量元素不需添加。

第二步，向ASBR反应器中加入接种污泥：所取第一部分污泥为厌氧消化污泥，取200mL该污泥，经2h静止沉淀并倒出上清液，取底部80mL厌氧消化污泥于ASBR反应器中，然后加入50mL 60目蜂巢石颗粒作为污泥快速颗粒化的惰性载体，并厌氧保存。

所取第二部分污泥为黑臭河道底泥，取200mL该污泥，经生活污水淘洗去除杂质，经沉淀后倒出上清液，然后取底部80mL河道底泥加入ASBR反应器中，厌氧保存。

所取第三部分污泥为好氧活性污泥，取该污泥100ml，经2h静止沉淀后倒出上清液，取底部40mL好氧活性污泥加入ASBR反应器中。

第三步，通过蠕动泵向反应器中加入200ml进水，使反应器有效容积达到400ml，开启摇床，设置摇速120r/min，摇床温度保持在33℃～35℃之间，反应器外壁用黑色材料包裹以防光对厌氧氨氧化菌的损害。控制进水pH值在7.5～8.2之间，驯化系统密闭，稳定运行48天后，将水力停留时间由24h调节为18h，经过78天的运行反应器进入稳定阶段，氨氮与亚硝氮去除率均达到92％以上。在之后的一个月运行期间，系统氨氮与亚硝氮去除率较为稳定，均保持在90％以上，污泥颜色也由黑色转化为黄褐色颗粒污泥。

实施例2

作为对照实验。在保证其他条件相同的情况下，改变接种污泥的配比。反应器接种消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥，体积比为4∶1，总污泥体积与实施例1中实验接种污泥体积相同。同样经过51天的稳定运行后，将水力停留时间由24h调节为18h，经过99天的运行反应器进入稳定阶段，氨氮与亚硝氮去除率均达到90％以上。在之后的一个月运行期间，系统氨氮与亚硝氮去除率较为稳定，均保持在88％以上，污泥颜色也由黑色转化为灰褐色颗粒污泥。

实施例3

作为对照实验，接种污泥为消化污泥与黑臭河泥的底泥，体积比为1∶1，总污泥体积与实施例1中实验接种污泥体积相同。经过63天的稳定运行后，将水力停留时间由24h调节为18h，经过108天的运行反应器进入稳定阶段，氨氮与亚硝氮去除率均达到90％以上。在之后的一个月运行期间，系统氨氮与亚硝氮去除率较为稳定，均保持在85％以上，污泥颜色也由黑色转化为灰褐色颗粒污泥。

实施例4

作为对比实验。以氨氮浓度为12±2mg/L，亚硝氮浓度为12±2mg/L的人工合成废水为进水，接种好氧硝化污泥与厌氧污泥的混合污泥，体积比为1∶4，在ASBR反应器中启动厌氧氨氧化反应。温度控制在25℃，pH值为7.5，污泥浓度为2.5g/L，水力停留时间为12h，绝对厌氧，避光。经过5个多月的运行，氨氮与亚硝氮去除率均达到94％以上，并培养出颗粒污泥，反应器内污泥呈棕褐色颗粒状。

以上各实施例可看出，本发明中的厌氧氨氧化颗粒污泥培育方法比其他几个实验更能缩短颗粒污泥的培育时间及厌氧氨氧化反应器的启动时间，且可实现氨氮及亚硝氮的高效去除。

本发明的上述实施例并不是对本发明的限制。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中。

Claims (4)

1.一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培育方法，其特征在于，依次包括如下步骤为：

(1)以低有机碳浓度的城市生活污水为进水，加入NaNO₂；

(2)在ASBR反应器中依次加入厌氧消化污泥、蜂巢石颗粒、黑臭河道底泥和好氧活性污泥，并均匀混合；

(3)将所述进水通过蠕动泵加入至ASBR反应器中进行反应，在遮光、密闭的条件下，经过至少78天的运行，得到目的物黄褐色颗粒污泥；该黄褐色颗粒污泥中的氨氮与亚硝氮的去除率达92％以上。

2.如权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述步骤(1)中加入NaNO₂后，调节该进水中亚硝氮浓度与氨氮浓度比保持在1∶1～1.1∶1。

3.如权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述步骤(2)中的厌氧消化污泥，是指将厌氧消化污泥，经静止沉淀并倒出上清液后，所取得位于底部的厌氧消化污泥，并厌氧保存；所述好氧活性污泥，是指经静止沉淀倒出上清液后，所取得底部的好氧活性污泥；所述黑臭河道底泥，是经生活污水淘洗去除杂质后经沉淀倒出上清液之后，所取得底部的河道底泥，并厌氧保存；所述蜂巢石颗粒，是指60目蜂巢石颗粒。

4.如权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述步骤(3)ASBR反应器进行反应的条件为，摇床的摇速为120r/min，保持33℃～35℃的温度，进水pH值在7.5～8.2之间，ASBR反应器的外壁用遮光材料包裹，驯化系统密闭，稳定运行48天后，将水力停留时间由24小时调节为18小时，经过78天的运行，得到目的物黄褐色颗粒污泥。