CN105036321A - 一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法。所述方法包括：采用上流式厌氧污泥床反应器，所述反应器包括进水口、出水口和反应器池体；以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，向模拟废水中加入氯化钠，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液，逐步提高反应温度来调节反应器运行，在厌氧、避光、温度为40～50℃、进水pH为6～7、水力停留时间为4～8h的条件下培养，所述的反应器先在较低段的温度下稳定运行2～5周，再逐步分段提升培养箱内温度，反应器在较高段温度条件继续运行2～5周，如此逐级运行。按照本发明所述方法培养出来的高温厌氧氨氧化污泥活性较高，颗粒污泥性状优良，反应器性能良好。

Description

一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法

(一)技术领域

本发明涉及一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法。

(二)背景技术

厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，凭借其高效节能而广获青睐。而在这一工艺中担任重要使命的是厌氧氨氧化菌。

实际生活使用的热水、许多厂矿尤其是发电厂排放的废水、造纸废水、食品废水、屠宰废水、石化废水等排放时温度很高，一般大于60℃，棕榈油废水的排放温度是80～90℃，加上此类废水中直接或间接含有高浓度氨氮。因而这类高温废水的脱氮处理值得关注，若这类高温废水先降温后处理会增加冷却成本，高温废水的直接处理则可以避免该问题。此外，中温厌氧氨氧化工艺中温控装置的突然失灵，有可能使中温厌氧氨氧化系统受到高温冲击的影响。因而，若能培养耐高温厌氧氨氧化污泥，则有望突破此瓶颈。

实际上，目前所用的中温厌氧氨氧化菌对高温极其敏感，培养耐高温厌氧氨氧化污泥困难重重。尽管一些脱氮微生物在自然高温环境比如深海热泉口或热泉被鉴定或被富集在批次培养的菌群中，目前还没有发现关于高温脱氮微生物长期应用于实践中。在常规的方法中，中温微生物要适应高温环境，需要逐步进行驯化，此举耗时较长。我们研究发现，高渗透压环境可诱导厌氧氨氧化污泥产生相容性溶质，其可在高温下保护细胞免受失活影响。也就是说，适当的渗透压能够提高厌氧氨氧化污泥的耐热性。鉴于此，本发明提出在高温厌氧氨氧化体系中引入适量氯化钠以增强污泥的耐热性，从而提高厌氧氨氧化工艺对高温废水的适用性，同时降低对精密温控系统的依赖性。

在本发明之前没有发现氯化钠长期作用于高温厌氧氨氧化工艺的应用报道。

(三)发明内容

本发明的目的是为消除高温对厌氧氨氧化污泥的不利影响，通过添加氯化钠来增强厌氧氨氧化污泥的耐热性，实现了盐度在高温厌氧氨氧化工艺中的应用，并提供了一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法。

本发明采用的技术方案是：

一种耐高温厌氧氨氧化污泥的培养方法，所述方法为：

采用上流式厌氧污泥床反应器，所述反应器包括进水口、出水口和反应器池体；以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，向模拟废水中加入氯化钠，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液，逐步提高反应温度来调节反应器运行，在厌氧、避光、温度为40～50℃、进水pH为6～7、水力停留时间为4～8h的条件下培养，所述的反应器先在较低段的温度下稳定运行2～5周，再逐步分段提升培养箱内温度，反应器在较高段温度条件继续运行2～5周，如此逐步分段提升培养箱内温度持续运行，直至反应器运行一段时间后，反应器内污泥活性在40～50℃条件下保持稳定，并且反应器脱氮效率未出现骤降现象时即完成，此时表明污泥可耐受高温；所述的逐步分段提升培养箱内温度限定每段温度提升幅度为1～3℃；所述的模拟废水中氨氮浓度为70～210mg·L^-1，亚硝氮的浓度为70～210mg·L^-1，所述的氯化钠的加入量为5-15g·L^-1，污泥浓度为12-30g·L^-1。

优选的，所述接种污泥体积占反应器总体积约30％-90％。

优选的，所述反应器运行温度是指反应器中颗粒污泥进行厌氧氨氧化反应的温度。

优选的，所述进水中氨氮和亚硝氮的摩尔比为1:1。

优选的，所述无机盐缓冲液组成如下：KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1，溶剂为水。

本发明通过在高温厌氧氨氧化体系中添加一定浓度的氯化钠，试验证明氯化钠的添加对于促进厌氧氨氧化污泥活性是有效的，结合一定的运行策略便可稳定富集高温厌氧氨氧化菌。

本发明的有益效果主要体现在：①拓宽了厌氧氨氧化工艺的应用领域；②提供了盐度增强厌氧氨氧化颗粒污泥耐热性的思路；③突破了厌氧氨氧化工艺需严格控温的限制。

(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：

在连续流中，采用上流式厌氧污泥床反应器，以35℃下污泥浓度为15g·L^-1的厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，以含140mg·L^-1的氨氮和亚硝氮的浓度为进水模拟废水，水力停留时间为6h，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液并逐步提高反应温度来调节反应器运行，在厌氧、避光，进水pH为6.87的条件下对污泥进行培养。其中所用无机盐缓冲组成如下：KH₂PO₄10mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O7.4mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O300mg·L^-1，KHCO₃1250mg·L^-1，溶剂为水。设置两个相同的厌氧反应器作为对照组和试验组。对照组为不做任何处理的一组，试验组为在此基础上添加一定浓度氯化钠的一组。将反应器直接置于40℃的恒温培养箱中，经两周运行后，对照组中污泥活性为30.2mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(8g·L^-1NaCl)内的污泥活性为37.7mgN·g^-1VSS·d^-1；继而当把恒温培养箱升温至42.5℃，运行两周后，对照组中污泥活性为42.4mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(8g·L^-1NaCl)内的污泥活性为43.4mgN·g^-1VSS·d^-1；然后把反应器在45℃下运行三周后，对照组中污泥活性为17.8mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(8-15g·L^-1NaCl)内的污泥活性为22.5mgN·g^-1VSS·d^-1；紧接着将反应器置于47.5℃下运行两周后，对照组中污泥活性为16.3mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(15g·L^-1NaCl)内的污泥活性为18.7mgN·g^-1VSS·d^-1；最后当温度升至50℃时，反应器运行两周后，对照组中污泥活性为5.75mgN·g^-1VSS·d^-1，试验组(15g·L^-1NaCl)内的污泥活性为8.57mgN·g^-1VSS·d^-1。此外，对照组反应器长期在50℃运行时，污泥活性丧失导致反应器瓦解，而试验组反应器则可持续运行。因而，中温厌氧氨氧化颗粒污泥在经适度高温逐步驯化以及在盐度的影响下能够耐受高温环境。

此外试验还发现试验组内的污泥沉降速度大于对照组，颗粒污泥良好的沉降性能有助于耐高温厌氧氨氧化菌的富集培养。

由此可见，应用氯化钠增强高温厌氧氨氧化颗粒污泥的耐热性，反应器在高温环境下运行时，颗粒污泥性状优良，反应器性能良好。

Claims (4)

1.一种耐高温厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述方法为：采用上流式厌氧污泥床反应器，所述反应器包括进水口、出水口和反应器池体；以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，向模拟废水中加入氯化钠，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液，逐步提高反应温度来调节反应器运行，在厌氧、避光、温度为40～50℃、进水pH为6～7、水力停留时间为4～8h的条件下培养，所述的反应器先在较低段的温度下稳定运行2～5周，再逐步分段提升培养箱内温度，反应器在较高段温度条件继续运行2～5周，如此逐步分段提升培养箱内温度持续运行，直至反应器运行一段时间后，反应器内污泥活性在40～50℃条件下保持稳定，并且反应器脱氮效率未出现骤降现象时即完成培养；所述的逐步分段提升培养箱内温度限定每段温度提升幅度为1～3℃；所述的模拟废水中氨氮浓度为70～210mg·L^-1，亚硝氮的浓度为70～210mg·L^-1，所述的氯化钠的加入量为5～15g·L^-1，污泥浓度为12～30g·L^-1。

2.如权利要求1所述的耐高温厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述的无机盐缓冲液组成如下：KH₂PO₄5～20mg·L^-1，CaCl₂·2H₂O1～10mg·L^-1，MgSO₄·2H₂O200～400mg·L^-1，KHCO₃800～1500mg·L^-1溶剂为水。

3.如权利要求1所述的耐高温厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述接种污泥体积占反应器总体积约30％-90％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述进水中氨氮和亚硝氮的摩尔比为1:1。