CN103979678A

CN103979678A - 一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法

Info

Publication number: CN103979678A
Application number: CN201410095868.4A
Authority: CN
Inventors: 金仁村; 陈辉; 姬玉欣; 何丽玲; 刘安娜
Original assignee: Hangzhou Normal University
Current assignee: Hangzhou Normal University
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: CN103979678B

Abstract

本发明公开了一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，包括两个步骤：盐度快速驯化和厌氧氨氧化颗粒污泥投加，连续三天出水亚硝氮浓度偏差小于10%或当天出水亚硝氮浓度小于10mg·L^-1，向进水中添加NaCl以提升进水的盐度，将完成盐度快速驯化后的反应器继续运行，当反应器出水连续三天亚硝氮浓度在100mg·L^-1之上时，向厌氧氨氧化反应器内间歇投加厌氧氨氧化颗粒污泥，实现缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制；本发明通过盐度快速驯化可以快速提升厌氧氨氧化系统对盐度的耐受性，通过厌氧氨氧化颗粒污泥投加，可有效缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制，增加高盐度环境下厌氧氨氧化反应器稳定性，提高反应器运行性能。

Description

一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法

（一）技术领域

本发明涉及处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法。

（二）背景技术

随着生活水平和经济水平的提高，人类对生态系统的影响日益加剧，甚至导致生态破坏。氮素污染是其中具有代表性的问题之一，氮素在水体中积累会导致一系列水体危机暴发，最终危及到人类自身安全。

厌氧氨氧化作为新一代生物脱氮技术，既不需要额外投加电子供体，也不需要曝气充氧，与其他技术相比具有低成本优势。因此，厌氧氨氧化具有广阔的应用前景。但是厌氨氧化技术也存在一些不足，例如废水中含有高盐度（大于20g L^-1）时，厌氧氨氧化菌活性会受到抑制，从而导致整个厌氧氨氧化体系处理效能变差。

（三）发明内容

本发明目的是克服厌氧氨氧化系统存在的上述缺陷，通过有效的盐度快速驯化和厌氧氨氧化颗粒污泥投加对厌氧氨氧化系统进行有效强化，提高反应器在高盐度下的去除效率和稳定性。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，包括两个步骤：盐度快速驯化和厌氧氨氧化颗粒污泥投加，具体为：（1）快速驯化：将厌氧氨氧化反应器置于20～40℃且避光恒温室中，以不含盐模拟废水作为进水，进水量为140～280mg·L^-1，水力停留时间为1～3h，维持反应器在恒定负荷下稳定运行3d以上，连续三天出水亚硝氮浓度偏差小于10%或当天出水亚硝氮浓度小于10mg·L^-1，向进水中添加NaCl以提升进水的盐度，NaCl首次添加浓度为5～10g·L^-1，连续三天出水亚硝氮浓度偏差小于10%时提升进水中添加的NaCl浓度，提升幅度为5～10g·L^-1，当进水中NaCl浓度提升到25～35g·L^-1即完成盐度快速驯化；（2）颗粒污泥投加：将步骤（1）完成盐度快速驯化后的反应器继续运行，当反应器出水连续三天亚硝氮浓度在100mg·L-1之上时，向厌氧氨氧化反应器内间歇投加厌氧氨氧化颗粒污泥，污泥添加时间间隔为12～48个水力停留时间，每次颗粒污泥投加量与反应器内初始污泥总质量比为1：100～300，反应器内初始污泥总质量=反应器内初始污泥浓度×反应器体积（优选每次投加颗粒污泥的质量相同），当反应器出水亚硝氮浓度低于70mg·L^-1时停止厌氧氨氧化颗粒污泥投加，实现缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制；所述每次投加的厌氧氨氧化颗粒污泥活性为10～20mg·TN·g^-1·VSS·h^-1，污泥浓度为10～20g·VSS·L^-1；

所述模拟废水成分为NaH₂PO₄10mg·L^-1，MgSO₄·7H₂O58.6mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O5.65mg·L^-1，KHCO₃1g·L^-1，NH₄ ⁺-N140～280mg·L^-1和NO₂ ^--N140～280mg·L^-1，NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N浓度比为1：1～1.4，微量元素Ⅰ和Ⅱ分别为1.25ml·L^-1；

所述微量元素Ⅰ组成为：EDTA5.00g·L^-1，FeSO₄9.14g·L^-1；

所述微量元素Ⅱ组成为：EDTA15.0g·L^-1，ZnSO₄·7H₂O0.430g·L^-1，CoCl₂·6H₂O0.240g·L^-1，MnCl₂·4H₂O0.990g·L^-1，CuSO₄·5H₂O0.250g·L^-1，NaMoO₄·2H₂O0.220g·L^-1，NiCl₂·6H₂O0.210g·L^-1，H₃BO₄0.014g·L^-1。

进一步，优选所述NaCl首次添加终浓度为10g·L^-1，提升幅度为5g·L^-1。

进一步，优选所述污泥投加时间间隔为12个水力停留时间。

进一步，优选所述每次颗粒污泥投加量与反应器内初始污泥总质量比为1：107；所述每次投加的厌氧氨氧化颗粒污泥活性为18.63mg·TN·g^-1·VSS·h^-1，污泥浓度为15g·VSS·L^-1。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明通过盐度快速驯化可以快速提升厌氧氨氧化系统对盐度的耐受性，通过厌氧氨氧化颗粒污泥投加，可有效缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制，增加高盐度环境下厌氧氨氧化反应器稳定性，提高反应器运行性能。

（四）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

取已稳定运行的上流式厌氧污泥床反应器（反应器体积1L，连续7d出水亚硝氮浓度偏差小于10%）进行处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行试验，在35℃避光条件下培养，以不含盐模拟废水作为进水，其成分如下：

NaH₂PO₄10mg·L^-1，MgSO₄·7H₂O58.6mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O5.65mg·L^-1，KHCO₃1g·L^-1，NH₄ ⁺-N210mg·L^-1和NO₂ ^--N210mg·L^-1，NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度比为1：1，微量元素Ⅰ1.25ml·L^-1、微量元素Ⅱ1.25ml·L^-1，微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ具体成分为：

微量元素Ⅰ(g·L^-1):EDTA5.00、FeSO₄9.14。

微量元素Ⅱ(g·L^-1):EDTA15.0，ZnSO₄·7H₂O0.430，CoCl₂·6H₂O0.240，MnCl₂·4H₂O0.990，CuSO₄·5H₂O0.250，NaMoO₄·2H₂O0.220，NiCl₂·6H₂O0.210，H₃BO₄0.014。

所述试验分两个阶段，分别为盐度快速驯化阶段和厌氧氨氧化颗粒污泥投加阶段。第一阶段试验进水量为210mg·L^-1，NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N浓度比为1：1，水力停留时间为2h，反应器氮去除负荷4.5kgN·m^-3·d^-1，初始NaCl投加浓度设置为10g·L^-1。反应器氮去除负荷随着NaCl浓度的上升而下降，出水氨氮和亚硝氮浓度上升，平均氮去除负荷为3.71±0.63kg·N·m^-3·d^-1，平均出水氨氮和亚硝氮浓度分别为37.8±17.6mg·L^-1和21.5±10.0mg·L^-1，连续三天出水亚硝氮测定数据偏差小于10%后将进水盐度调整为20g·L^-1。盐度升高，反应器氮去除负荷进一步降低至2.85±0.67kg·N·m^-3·d^-1，平均出水氨氮和亚硝氮浓度分别为70.6±28.8mg·L^-1和53.7±22.4mg·L^-1，连续三天出水亚硝氮测定数据偏差小于10%后将进水盐度调整为30g·L^-1。平均出水氨氮和亚硝氮浓度分别为143±32.8mg·L^-1和106±14.1mg·L^-1，并且出水亚硝氮保持在85mg·L^-1之上，同时平均氮去除负荷降低到1.16±0.44kg·N·m^-3·d^-1。鉴于此结束厌氧氧化系统的盐度快速驯化阶段试验并进入厌氧氨氧化颗粒污泥投加阶段试验，反应器运行至第154天时氮去除负荷为0.63kg·N·m^-3·d^-1，出水氨氮和亚硝氮浓度分别为117mg·L^-1和115mg·L^-1。此外，另一平行对照反应器在进水盐度30g·L^-1时（盐度提升幅度为5g NaCl·L^-1），平均氮去除负荷为1.53±0.46kg·N·m^-3·d^-1，平均出水氨氮和亚硝氮浓度分别为124.4±33.1mg·L^-1和84.8±20.0mg·L^-1，均优于实验组反应器（盐度提升幅度为10g NaCl·L^-1）。这说明盐度的提升幅度对厌氧氨氧化反应器性能有所影响，较小的提升幅度效果较优。

在第154天开始进入厌氧氨氧化颗粒污泥投加阶段，反应器内污泥浓度为16g·L^-1，反应器体积为1L，污泥总量为16g，每天（12个水力停留时间）往反应器内投加10mL高活性厌氧氨氧化颗粒污泥，其活性为18.63mg·N·g^-1·VSS·h^-1，污泥浓度为15g·L^-1，污泥质量为150mg。第一天投加后氮去除负荷从0.63kg·N·m^-3·d^-1上升到0.98kg·N·m^-3·d^-1，出水氨氮和亚硝氮浓度分别为117mg·L^-1和83.8mg·L^-1。连续厌氧氨氧化颗粒污泥投加8天后（96个水力停留时间），反应器氮去除负荷上升到1.91kg·N·m^-3·d^-1，出水亚硝氮浓度为68.2mg·L^-1，结束厌氧氨氧化颗粒污泥投加试验。在厌氧氨氧化颗粒污泥投加期间平均氮去除负荷为1.49±0.39kg·N·m^-3·d^-1，平均出水氨氮和亚硝氮浓度分别为97.2±25.5mg·L^-1和90.0±5.79mg·L^-1。这说明厌氧氨氧化颗粒污泥投加能有效缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制作用，同时提高反应器在高盐度下的运行性能。

Claims

1.一种处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，其特征在于所述方法为：（1）盐度快速驯化：将厌氧氨氧化反应器置于20～40℃且避光恒温室中，以不含盐模拟废水作为进水，进水量为140～280mg·L^-1，水力停留时间为1～3h，维持反应器在恒定负荷下稳定运行3d以上，连续三天出水亚硝氮浓度偏差小于10%或当天出水亚硝氮浓度小于10mg·L^-1，向进水中添加NaCl以提升进水的盐度，NaCl首次添加浓度为5～10g·L^-1，连续三天出水亚硝氮浓度偏差小于10%时提升进水中添加的NaCl浓度，提升幅度为5～10g·L^-1，当进水中NaCl浓度提升到25～35g·L^-1即完成盐度快速驯化；（2）厌氧氨氧化颗粒污泥投加：将步骤（1）完成盐度快速驯化后的反应器继续运行，当反应器出水连续三天亚硝氮浓度在100mg·L^-1之上时，向厌氧氨氧化反应器内间歇投加厌氧氨氧化颗粒污泥，污泥投加时间间隔为12～48个水力停留时间，每次颗粒污泥投加量与反应器内初始污泥总质量比为1：100～300，当反应器出水亚硝氮浓度低于70mg·L^-1时停止厌氧氨氧化颗粒污泥投加，实现缓解高盐度对厌氧氨氧化菌的抑制；所述投加的厌氧氨氧化颗粒污泥活性为10～20mg·TN·g^-1·VSS·h^-1，污泥浓度为10～20g·VSS·L^-1；

所述模拟废水成分为：NaH₂PO₄10mg·L^-1，MgSO₄·7H₂O58.6mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O5.65mg·L^-1，KHCO₃1g·L^-1，NH₄ ⁺-N140～280mg·L^-1、NO₂ ^--N140～280mg·L^-1，NH₄ ⁺-N与NO₂ ^--N浓度比为1：1～1.4，微量元素Ⅰ1.25ml·L^-1和微量元素Ⅱ1.25ml·L^-1；

所述微量元素Ⅰ组成为：EDTA5.00g·L^-1，FeSO₄9.14g·L^-1；

2.如权利要求1所述处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，其特征在于所述NaCl首次添加终浓度为10g·L^-1，提升幅度为5g·L^-1。

3.如权利要求1所述处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，其特征在于所述污泥投加时间间隔为12个水力停留时间。

4.如权利要求1所述处理高盐废水的厌氧氨氧化反应器运行方法，其特征在于所述每次颗粒污泥投加量与反应器内初始污泥总质量比为1：107；所述投加的厌氧氨氧化颗粒污泥活性为18.63mg·TN·g^-1·VSS·h^-1，污泥浓度为15g·VSS·L^-1。