CN102432097B - 一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，采用上流式填料床作为反应器，所述反应器内设有反应区和沉淀区，选取比表面积大、密度与水相近、不易堵塞的悬浮填料作为反应填料，将厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中的MBR池活性污泥进行混合接种，采用带有温控系统的自控温加热带控制反应区温度为32±1℃。本发明悬浮填料的投加有利于絮状污泥在反应器内的持留，保证了反应器内的生物量，有利于厌氧氨氧化工艺的快速启动；本发明采用厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺的MBR池活性污泥混合接种，促进了MBR池活性污泥的驯化，缩短了驯化时间，加快了启动速度。

Description

一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法
技术领域
本发明涉及一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，属于快速启动厌氧氨氧化的方法技术领域。
背景技术
随着工农业的发展和人们生活水平的提高，氮素的污染日益严重，已成为水环境污染的主要因素之一。许多国家对废水排放标准中氨氮及总氮的要求日益严格，生物脱氮以其运行投资费用低、二次污染小等优势受到各国研究者的重视。但传统的硝化-反硝化工艺硝化段能耗巨大，且反硝化段碳源需求量高。而目前存在大量高NH4 +-N、低C/N的废水：如垃圾渗滤液、污泥消化上清液、猪场废水等，反硝化段碳源不足成为以上废水处理过程中所面临的最大问题。
由此，一种新型、高效、低成本的污水生物自养脱氮新工艺-厌氧氨氧化(ANAMMOX，ANaerobic AMMonia OXidation)技术应运而生。厌氧氨氧化是由厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为电子受体，生成氮气的生物反应，在厌氧氨氧化过程中，氨氮的氧化无需O2，亚硝酸盐氮的还原无需有机物，是目前废水生物脱氮领域内最经济、最简洁的工艺。厌氧氨氧化菌属于革兰氏阴性菌，在电子显微镜下发现细胞内具有分式结构，并且细胞表面均匀分布着火山口状结构的凹陷，它属于分支很深的Planctomycetes细菌，目前已确定了三个属的自养厌氧氨氧化细菌：Brocadia属，包括B.anammoxidans和B.fulgida；Kuenenia属，包括K.stuttgartiensis；Scalindua属，包括S.wagneri、S.brodae和S.sorokinii。厌氧氨氧化菌生长繁殖速度非常缓慢，其最大比增长速率为0.0027/h，倍增时间长达11d，这就导致厌氧氨氧化菌培养富集时间长，启动速度缓慢，平均为100～150d，这也是厌氧氨氧化工艺规模化应用中的瓶颈问题，限制了该工艺在废水脱氮处理领域的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有厌氧氨氧化工艺启动速度慢的问题，进而提供一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
采用上流式填料床作为反应器，所述反应器内设有反应区和沉淀区，选取比表面积大、密度与水相近、不易堵塞的悬浮填料作为应填料，将厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中的MBR池活性污泥进行混合接种，采用带有温控系统的自控温加热带控制反应区温度为32±1℃；
采用人工合成废水，废水组分包括NH4HCO3、NaNO2和KH2PO4，并同时投加微量元素I(g/L)：EDTA 5和FeSO45；微量元素II(g/L)：EDTA 15，H3BO40.014，MnCl2·4H2O 0.99，CuSO4·5H2O 0.25，ZnSO4·7H2O 0.43，NiCl2·6H2O 0.19，NaSeO4·10H2O 0.21和NaMoO4·2H2O 0.22；投加量均为1ml/L；
通过添加Na2CO3调节进水pH值为7.6±0.1。
本发明与现有的厌氧氨氧化工艺启动方法相比，具有以下优点：本发明采用厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺的MBR池活性污泥混合接种，厌氧氨氧化污泥在进行厌氧氨氧化过程中所产生的肼促进了MBR池活性污泥的驯化，缩短了驯化时间，加快了启动速度；本发明采用了上流式填料床反应器形式，悬浮填料的投加有利于絮状污泥在反应器内的持留，保证了反应器内的生物量，有利于厌氧氨氧化工艺的快速启动。本发明实现了在具有少量厌氧氨氧化污泥源的基础上，厌氧氨氧化工艺快速启动及厌氧氨氧化工艺的快速规模化，为该工艺规模化应用奠定良好的基础。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本实施例所涉及的一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法：
一、反应器的搭建：采用上流式填料床反应器，反应器内设有反应区和沉淀区；
二、填料的选取：选取比表面积大、密度与水相近(略大于水)、不易堵塞的悬浮填料；
三、接种污泥的选择：采用厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中MBR池活性污泥混合接种；
四、采用带有温控系统的自控温加热带控制反应区温度为32±1℃；
五、采用人工合成废水，废水组分包括NH4HCO3、NaNO2和KH2PO4，并同时投加微量元素I(g/L)：EDTA 5和FeSO45，投加量1ml/L；微量元素II(g/L)：EDTA15，H3BO4 0.014，MnCl2·4H2O 0.99，CuSO4·5H2O 0.25，ZnSO4·7H2O 0.43，NiCl2·6H2O 0.19，NaSeO4·10H2O 0.21和NaMoO4·2H2O 0.22，投加量1ml/L；
六、通过添加Na2CO3调节进水pH值为7.6±0.1即可。
所述反应区内投加悬浮填料，沉淀区内设置三相分离器，系统密闭，出水管及排气管通过各自的水封装置。
所述混合接种厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理车间A2/0-MBR工艺中MBR池污泥，采取分层接种的方式：厌氧氨氧化污泥占接种污泥总量的1/4～1/2，置于反应器底部；垃圾填埋场渗滤液处理工艺中MBR池活性污泥占接种污泥总量的1/2～3/4，置于厌氧氨氧化污泥之上。
所述填料与污泥均匀接种，填料投加量占反应器体积的40％～50％，污泥投加量为反应器有效容积的40％～50％。
所述的带有温控系统的自控温加热带，缠绕于反应器外壁，通过带探头的感应器感知反应器内水温，当水温低于31℃时，加热带自动加热，当反应器内水温高于33℃时，加热带停止加热。
本发明接种污泥包括厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中MBR池活性污泥。其中厌氧氨氧化污泥呈红色絮状，具有较高的厌氧氨氧化活性；垃圾填埋场渗滤液处理工艺中MBR池活性污泥呈黄褐色絮状，具有较高的硝化活性。厌氧氨氧化工艺的启动经历了污泥驯化期(1～24d)和快速增殖期(25～41d)。污泥适应期接种的MBR池活性污泥逐渐向缺氧、厌氧状态转变；厌氧氨氧化污泥逐步恢复厌氧氨氧化活性，并将周质中通过细胞膜进入到细胞质后的氨和转化为羟胺的亚硝酸氮在一种膜蛋白的作用下转变为肼，促进所接种的MBR池活性污泥的驯化；快速增殖期反应器内部的反硝化作用进一步减弱，具有厌氧氨氧化活性的细菌成为优势菌种，整个启动过程仅需41d。比常规方法的100～150d缩短了一半以上，而且NH4 +-N、NO2 --N、TN的去除率分别达到982％、99.4％和89.7％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，其特征在于，包括：
采用上流式填料床反应器，所述反应器内设有反应区和沉淀区，选取比表面积大、密度与水相近、不易堵塞的悬浮填料作为反应填料，将厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中的MBR池活性污泥进行混合接种，采用带有温控系统的自控温加热带控制反应区温度为32±1℃；
采用人工合成废水，废水组分包括NH4HCO3、NaNO2和KH2PO4，并同时投加微量元素Ⅰ，单位为g/L：EDTA5和FeSO45；微量元素Ⅱ，单位为g/L：EDTA15，H3BO40.014，MnCl2·4H2O0.99，CuSO4·5H2O0.25，ZnSO4·7H2O0.43，NiCl2·6H2O0.19，NaSeO4·10H2O0.21和NaMoO4·2H2O0.22；投加量均为1ml/L；
通过添加Na2CO3调节进水pH值为7.6±0.1；
所述混合接种厌氧氨氧化污泥与垃圾填埋场渗滤液处理工艺中的MBR池活性污泥，采取分层接种的方式：厌氧氨氧化污泥占接种污泥总量的1/4～1/2，置于反应器底部；垃圾填埋场渗滤液处理工艺中的MBR池活性污泥占接种污泥总量的1/2～3/4，置于厌氧氨氧化污泥之上。
2.根据权利要求1所述的上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，其特征在于，在所述反应区内投加悬浮填料，在沉淀区内设置三相分离器，反应器密闭，出水管及排气管通过各自的水封装置。
3.根据权利要求1所述的上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，其特征在于，所述填料与污泥均匀接种，填料投加量占反应器体积的40%～50%，污泥投加量为反应器有效容积的40%～50%。
4.根据权利要求3所述的上流式填料床反应器快速启动厌氧氨氧化的方法，其特征在于，所述的带有温控系统的自控温加热带缠绕于反应器外壁，通过带探头的感应器感知反应器内水温，当水温低于31℃时，加热带自动加热，当反应器内水温高于33℃时，加热带停止加热。
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