CN103420481A - 一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法。采用厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥；采用人工配水投加氯化铵、亚硝酸钠，投加苯酚作为有机物，实现厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养，确定厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的竞争、协同关系，经历一段时间，实现了厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌混合菌群的富集培养。本发明提供了厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法。

Description

一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法

技术领域：

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法。

背景技术

现有的污水处理厂多采用传统的生物硝化反硝化脱氮工艺，在硝化阶段需要曝气将氨氮转化成硝态氮，在反硝化阶段需外加碳源将硝态氮转化为氮气，曝气、投加碳源无疑增加了废水处理成本，且传统脱氮工艺处理效率不高。因此，迫切需求一种高效节能的废水脱氮工艺。在1995年，荷兰deft大学报导了厌氧氨氧化菌的存在，之后一种新型的脱氮工艺-厌氧氨氧化工艺应运而生，相比传统的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺因其有高效、节能的优点而被广泛关注，在废水脱氮领域中显示出广阔的应用前景。但是，厌氧氨氧化过程会产生一定量的硝态氮，且实际的含氮废水普遍含有有机污染物，众所周知，硝态氮是反硝化的电子受体，有机物是反硝化的电子供体，因此，厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮研究在近些年成为一个研究热点。但是，亚硝态氮也是反硝化的电子受体，亚硝态氮的存在可能会引起反硝化菌与厌氧氨氧化菌的竞争。有机环境下厌氧氨氧化耦合异养反硝化的稳定性如何，反硝化菌与厌氧氨氧化菌之间协同、竞争关系如何等一系列问题都值得研究。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，针对含氮有机废水，提供一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮的废水处理方法。

一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）采用厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥，将其接种到反应器内，污泥浓度为1000-2000mgMLVSS/L；

（2）往反应器中添加聚氯乙烯球形填料，直径10cm，填充率控制在30%-50%，将填料稳定在反应器的上部；

（3）投加氯化铵、亚硝酸钠、碳酸氢钠和有机物，有机物采用苯酚，苯酚的浓度换算成COD的浓度，实现厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养，其中，厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养分为以下两个阶段；

第一阶段：氨氮、亚硝态氮和COD的浓度分别为50-70、80-100和20-30mg/L，通过投加碳酸氢钠控制反应器进水pH值为7-8，通过调节进水蠕动泵控制进水流量使水力停留时间HRT为1.5-3h，通过温控加热装置使反应器温度控制在20-30℃，经过30-60天的培养，当氨氮和亚硝态氮的去除率逐渐上升至40-50%，出水硝态氮浓度逐渐升高时，认为20-30mg/L的苯酚不能满足反硝化需要，进入下一阶段；

第二阶段：投加氯化铵、亚硝酸钠、碳酸氢钠和有机物，有机物采用苯酚，实现厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养；氨氮、亚硝态氮和COD的浓度分别为50-70、80-100和40-50mg/L，通过投加碳酸氢钠控制反应器进水pH值为7-8，通过调节进水蠕动泵控制进水流量使水力停留时间HRT为1.5-3h，通过温控加热装置使反应器温度控制在20-30℃，经过30-60天的培养，氨氮和亚硝态氮的去除率达到85%以上，出水硝态氮浓度7-10mg/L；

（4）通过步骤（3）的培养后，通过数码照片观察，污泥由接种时的红色颗粒污泥变为红色污泥外包裹一层白色菌的颗粒污泥，还有单独存在的红色颗粒污泥和白色颗粒污泥；通过扫描电镜观察有的球状的厌氧氨氧化菌，短杆状的苯酚反硝化菌，认为厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的混合菌群富集培养成功。

与现有的脱氮技术相比较，本发明具有以下有益效果：

（1）通过接种厌氧氨氧化菌进行培养的方法，使厌氧氨氧化菌快速富集，大大缩短反应器启动的时间。

（2）脱氮除碳同时完成，对实际含氮有机废水，尤其是低碳氮比的废水具有应用价值。

（3）厌氧氨氧化与异养反硝化在同一反应器中完成，工艺简单，无需曝气和外加碳源，污泥产量低，大大降低了建设费用和运行费用。

附图说明

图1为本发明所采用的厌氧氨氧化耦合异养反硝化试验装置示意图。

1.进水箱2.进水泵3.反应器主体4.取样口5.球形填料6.三相分离器7.出气口8.出水口9.热水循环套管10.恒温水浴箱

图2为本发明接种的厌氧氨氧化颗粒污泥（A）和有机环境下富集培养的混合菌群颗粒污泥（B）的数码图。

图3为本发明富集培养的厌氧氨氧化菌（A）和异养反硝化菌（B）的SEM图。

具体实施方式

实施例：

试验装置如图1所示，试验装置由有机玻璃制成，有效容积为10L。反应器采用黑色软性材料包裹，反应器内部上三分之一部分添加直径为10cm的聚氯乙烯球形填料，废水由蠕动泵泵入反应器底部，通过循环水浴使反应器内温度维持在25℃，HRT为1.5h，进水pH控制在7.8左右，

反应器接种厌氧氨氧化颗粒污泥，如图2-A所示，接种到反应器后，污泥浓度为1200mgMLVSS/L，采用人工配水投加氯化铵、亚硝酸钠、碳酸氢钠和有机物，有机物采用苯酚，进行有机环境下厌氧氨氧化耦合异养反硝化混合菌群的富集培养。氨氮、亚硝态氮和苯酚的浓度分别为60、90和9.4mg/L，9.4mg/L的苯酚相当于22.5mg/L的COD，经历35d的培养，氨氮和亚硝态氮的去除率逐渐升高至43%和49%，出水硝态氮浓度逐步升高至11mg/L。

增加苯酚的浓度，投加苯酚18.8mg/L，相当于COD浓度为45mg/L，运行48d，氨氮和亚硝态氮的去除率分别达到86%和87%；反应器总氮去除负荷从启动开始时0.4kgN/(m³·d)左右上升到了2kgN/(m³·d)；异养菌反硝化的硝态氮为8.6mg/L，反硝化的亚硝态氮为9.3mg/L；通过数码照片观察，污泥由接种时的红色颗粒污泥变为红色污泥外包裹一层白色菌的颗粒污泥，还有单独存在的红色颗粒污泥和白色颗粒污泥；通过扫描电镜观察红色颗粒污泥为球菌，应为厌氧氨氧化菌，白色颗粒污泥为短杆菌，应为苯酚反硝化菌，认为厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的混合菌群富集培养成功。

采用该富集厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的混合菌群的反应器处理投加了其它有机物的废水，有机物分别采用苯甲酸钠、邻苯二酚和间苯二酚，苯甲酸钠、邻苯二酚和间苯二酚的浓度分别为28.8、22和22mg/L，每次调整后运行6d，其它运行条件不变。有机物采用苯甲酸钠时，氨氮和亚硝态氮的去除率分别达到87%和81%，异养菌反硝化的硝态氮为7.6mg/L，反硝化的亚硝态氮为5.5mg/L；有机物采用邻苯二酚时，氨氮和亚硝态氮的去除率分别达到87%和80%，异养菌反硝化的硝态氮为6.8mg/L，反硝化的亚硝态氮为4.7mg/L；有机物采用苯甲酸钠时，氨氮和亚硝态氮的去除率分别达到84%和74%，异养菌反硝化的硝态氮为6.6mg/L，反硝化的亚硝态氮为4.3mg/L。

Claims (1)

1.一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）采用厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥，将其接种到反应器内，污泥浓度为1000-2000mgMLVSS/L；

（2）往反应器中添加聚氯乙烯球形填料，直径10cm，填充率控制在30%-50%，将填料稳定在反应器的上部；

（3）投加氯化铵、亚硝酸钠、碳酸氢钠和有机物，有机物采用苯酚，苯酚的浓度换算成COD的浓度，实现厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养，其中，厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养分为以下两个阶段；

第一阶段：氨氮、亚硝态氮和COD的浓度分别为50-70、80-100和20-30mg/L，通过投加碳酸氢钠控制反应器进水pH值为7-8，通过调节进水蠕动泵控制进水流量使水力停留时间HRT为1.5-3h，通过温控加热装置使反应器温度控制在20-30℃，经过30-60天的培养，当氨氮和亚硝态氮的去除率逐渐上升至40-50%，出水硝态氮浓度逐渐升高时，认为20-30mg/L的苯酚不能满足反硝化需要，进入下一阶段；

第二阶段：投加氯化铵、亚硝酸钠、碳酸氢钠和有机物，有机物采用苯酚，实现厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养；氨氮、亚硝态氮和COD的浓度分别为50-70、80-100和40-50mg/L，通过投加碳酸氢钠控制反应器进水pH值为7-8，通过调节进水蠕动泵控制进水流量使水力停留时间HRT为1.5-3h，通过温控加热装置使反应器温度控制在20-30℃，经过30-60天的培养，氨氮和亚硝态氮的去除率达到85%以上，出水硝态氮浓度为7-10mg/L；

（4）通过步骤（3）的培养后，通过数码照片观察，污泥由接种时的红色颗粒污泥变为红色污泥外包裹一层白色菌的颗粒污泥，还有单独存在的红色颗粒污泥和白色颗粒污泥；通过扫描电镜观察有的球状的厌氧氨氧化菌，短杆状的苯酚反硝化菌，认为厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的混合菌群富集培养成功。

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