CN108217930A - 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法 - Google Patents

一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108217930A
CN108217930A CN201711353591.0A CN201711353591A CN108217930A CN 108217930 A CN108217930 A CN 108217930A CN 201711353591 A CN201711353591 A CN 201711353591A CN 108217930 A CN108217930 A CN 108217930A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hsl
reactor
high load
load capacity
sludge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711353591.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108217930B (zh
Inventor
李军
张晶
张亚超
王秀杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201711353591.0A priority Critical patent/CN108217930B/zh
Publication of CN108217930A publication Critical patent/CN108217930A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108217930B publication Critical patent/CN108217930B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，属于废水处理领域。在高负荷运行状态的前0～20d即早期，每天向反应器进水中外源添加一定浓度的两种AHLs信号分子混合溶液，之后的时间不再添加AHLs信号分子；所述的AHLs信号分子为C8‑HSL和C6‑HSL。本发明能够同时控制高负荷厌氧氨氧化反应器中颗粒污泥上浮流失并提高颗粒污泥的活性，使高负荷反应器保持稳定且较高的脱氮效能。

Description

一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及废水处理过程中的厌氧氨氧化脱氮技术，具体涉及一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法。
背景技术
厌氧氨氧化(ANAMMOX)作为一种新型生物脱氮工艺，具有能耗低，运行成本低，脱氮效率高等诸多优点。但是ANAMMOX菌增值缓慢，难以持留，这限制了ANAMMOX技术在实际废水处理中的应用与发展。ANAMMOX颗粒污泥沉降性能良好，可有效持留生物量，可是在高负荷反应器中，ANAMMOX污泥颗粒易上浮流失，导致反应器运行不稳定。部分学者进行过相关研究并提出相应的控制策略，如打碎上浮的污泥颗粒再投加至反应器中，或控制合适水力剪切速率等。然而这些方法并不能从根本上调控ANAMMOX微生物的生理行为使其自发凝聚成更密实，沉降性能更好的颗粒，所以局限性较大。比如打碎上浮污泥颗粒再投加至反应器中需要不断收集上浮的污泥颗粒，再将其打碎重新投加至反应器中，工程量较大，仅适合规模较小的装置；而控制合适的剪切速率这种方法对于不同类型的反应器需要进行相应实验探索适合该类型反应器的剪切速率，因此上述方法在实际应用中操作复杂，并且容易受到各种限制。
发明内容
基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，该方法从一个新的角度—微生物群体感应，进行高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的控制。该方法相比现有技术，其是从根本上调控厌氧氨氧化微生物的生理行为，使其自发凝聚成更密实、沉降性能更好的颗粒，因此可有效控制颗粒污泥上浮，并且操作简单，易于实现，适用性强。本发明相比其他通过信号分子调控微生物生理行为方法的创新之处有二：一是仅在反应器运行前期添加信号分子，后期不再添加，通过前期外源添加的信号分子诱发颗粒污泥持续内源释放相应的信号分子，从而对颗粒污泥特性产生长期影响。二是外源添加的是两种信号分子混合溶液，并不是单一信号分子溶液，两种信号分子分别调控了颗粒污泥的沉降性能及活性。因此可达到既有效控制了高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥上浮，防止污泥流失的效果；同时又提高了污泥活性，保证了高负荷厌氧氨氧化反应器稳定且较高的脱氮效能。
为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
在高负荷厌氧氨氧化反应器启动初期，向进水中外源添加AHLs (酰基高丝氨酸内酯类)群体感应信号分子，具体操作步骤和工艺条件如下：
取稳定运行(如运行时间至少1年)的低负荷(总氮负荷NLR 低于0.5kg-TN/(m3·d))厌氧氨氧化反应器中的颗粒污泥作为接种污泥，采用递增负荷的方式驯化颗粒污泥适应高负荷环境；驯化期内通过不断提高进水氨氮及亚硝氮浓度、缩短水力停留时间HRT的方式提高总氮负荷NLR；当NLR达3.0kg-TN/(m3·d)或/及以上，厌氧氨氧化颗粒污泥的总氮去除率持续高于80％，则驯化结束；驯化结束后继续提高NLR，反应器进入高负荷运行状态；驯化结束后反应器在高负荷状态下运行至少达到150d，其中在高负荷运行状态的前 0～20d，每天向反应器进水中外源添加一定浓度的AHLs信号分子，之后的时间不再添加AHLs信号分子。
驯化期及高负荷运行期间，反应器运行温度均为30±7℃，进水 pH均为6.5～7.5，进水溶解氧均在0.5mg/L以下。
驯化期进水氨氮浓度为40～200mg/L，亚硝氮浓度为 53～260mg/L，进水氨氮和亚硝氮浓度之比为1:1.32，HRT为3～6h， NLR为0.3～3.0kg-TN/(m3·d)。
高负荷运行阶段，进水氨氮和亚硝氮浓度分别为136～352mg/L， 179～465mg/L，HRT为1.5～5.6h，NLR为3.0～25.0kg-TN/(m3·d)。
所述的AHLs信号分子为C8-HSL或/和C6-HSL；C8-HSL可有效提高高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降性能，控制颗粒污泥上浮。添加C8-HSL后，颗粒污泥密度、沉速较未添加信号分子时分别提高了24％、90％，SVI30降低了47％。C6-HSL虽然不能提高污泥颗粒的沉降性能，但可使颗粒污泥比厌氧氨氧化活性提高12％。并不是所有的AHLs信号分子均能实现本发明的目的，信号分子 C12-HSL则对高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降性能及活性没有影响。
所述的AHLs类信号分子中C8-HSL和C6-HSL的添加浓度分别为0.5mg/L～30mg/L(由于溶解度限制，30mg/L可认为是最高浓度)。进一步当C8-HSL添加浓度达5mg/L及以上时可更加有效提高高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降性能，当C8-HSL添加浓度高于5mg/L时对厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能的提高作用与5mg/L时相比变化不大，考虑成本问题，投加浓度采用5mg/L。当C6-HSL投加浓度达15mg/L及以上时可更加有效提高高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的活性，当C6-HSL投加浓度高于15mg/L时对厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能的提高作用与15mg/L时相比变化不大，考虑成本问题，添加浓度采用15mg/L。
所述的AHLs类信号分子的投加方式为投加C8-HSL和C6-HSL 混合溶液，该混合溶液添加至进水中，使进水中C8-HSL的浓度为 5mg/L，C6-HSL的浓度为15mg/L。
本发明中采用的是UASB反应器，首先采用递增负荷的方式对接种污泥进行驯化，在驯化阶段NLR由0.3kg-TN/(m3·d)提高至 3.0kg-TN/(m3·d)。之后进入在高负荷运行阶段，该阶段NLR为 3.0～25.0kg-TN/(m3·d)，高负荷运行150d。
仅在高负荷运行阶段的前0～20d向进水中添加信号分子，之后时间将不再向进水中添加信号分子。
所述的厌氧氨氧化接种污泥为低负荷反应器内的厌氧氨氧化颗粒污泥。
所述的厌氧氨氧化接种污泥颗粒粒径为1～3mm。
本发明的作用原理：细菌之间存在群体感应现象(Quorum Sensing,QS)，它们通过信号分子进行交流。群体感应是指菌体之间根据附近细菌密度进行的系统交流。这种感应机制主要建立于微生物能够产生并分泌一种信号物质。当信号浓度达到一定阈值后，群体感应信号能够与相关转录调控因子直接作用或通过激酶间接作用，改变基因表达特征，以调控细菌的诸多生理功能，如胞外多聚物(extracellular polymeric substances，EPS)的合成和分泌、细菌的聚集以及生物膜的形成等。
本发明即是通过外源添加信号分子的方式使厌氧氨氧化微生物周围的信号达到阈值来调控其生理行为。低负荷条件下外源添加合适类型的AHLs能够促进厌氧氨氧化污泥释放更多的EPS以增强污泥的附着性能。但是EPS过量释放则会导致颗粒污泥稳定性及沉降性能变差。在高负荷条件下，高氮负荷会刺激污泥释放过量的EPS导致污泥结构松散，沉降性能变差，从而引起颗粒污泥上浮现象。AHLs 对厌氧氨氧化污泥释放EPS的调控作用与氮负荷相关，氮负荷较低时添加合适类型的AHLs能够促进厌氧氨氧化污泥释放更多的EPS；而在高负荷条件下，外源添加合适类型的AHLs可以控制 ANAMMOX颗粒污泥过量释放EPS，因此高负荷污泥颗粒的稳定性及沉降性能得以提高。
本发明中，外源添加的C8-HSL即是通过ANAMMOX颗粒污泥的群体感应系统使高负荷颗粒污泥释放的结合型EPS(B-EPS)含量较未添加信号分子时明显降低，其中主要控制了B-EPS中蛋白质(PN) 的过量释放(PN较未添加信号分子时降低29％)，多糖(PS)含量较未添加信号分子时有所提高，因此PN/PS值明显降低。而B-EPS 含量是影响污泥颗粒沉降性能的重要因素，高氮负荷会导致过量 B-EPS产生进而引起污泥颗粒密度的降低，致使污泥颗粒沉降性能下降。而适量的B-EPS则能促进污泥颗粒化和凝聚过程，使颗粒保持良好的沉降性能。
PN/PS在ANAMMOX颗粒沉降性能、剪切强度等方面起着重要作用，较高的PN/PS导致污泥颗粒剪切强度较低，流体粘度较高，因此颗粒沉降性能下降，较低PN/PS的颗粒更稳定，结构更紧密，沉降性能更优良。同时，C8-HSL还能够提高高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的表面疏水性，因此C8-HSL能够提高颗粒污泥的沉降性能。 C6-HSL能够提高颗粒污泥的活性，因此投加C8-HSL和C6-HSL的混合溶液可以使高负荷反应器中颗粒污泥保持良好的沉降性能，防止污泥上浮流失，同时提高了颗粒污泥活性，使高负荷反应器保持稳定且较高的脱氮效能。
仅在高负荷运行状态的0～20d向反应器进水中添加C8-HSL和 C6-HSL的混合溶液即可以促使高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥持续内源释放相应的AHLs，因此可对高负荷厌氧氨氧化颗粒的沉降性能及活性产生长期影响。在高负荷反应器运行至150d时，进水中添加C8-HSL和C6-HSL混合溶液的反应器中的颗粒污泥密度、沉速较未添加信号分子时分别提高了24％、90％，SVI30降低了47％，沉降性能优良，并且比厌氧氨氧化活性提高了12％，系统脱氮效率提高了 45％。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和效果：
(1)能够同时控制高负荷厌氧氨氧化反应器中颗粒污泥上浮流失并提高颗粒污泥的活性，使高负荷反应器保持稳定且较高的脱氮效能。
(2)外源添加C8-HSL和C6-HSL信号分子诱发了污泥颗粒持续内源释放相应的AHLs类信号分子，从而对污泥特性产生了长期影响。因此仅在高负荷阶段初期添加C8-HSL和C6-HSL即可保持污泥颗粒良好沉降性能及高活性，不必长期添加信号分子，可极大地节约成本。
(3)因为是根本上调控ANAMMOX微生物的生理行为使其自发凝聚成更密实，沉降性能更好的颗粒。所以该种控制高负荷颗粒污泥上浮的方法适用于各种类型的反应器及水力条件等，适用性强。
(4)该方法不会对微生物造成损伤及其他负面影响。
(5)操作过程简单，易于实现。
附图说明
图1是投加不同类型AHLs的各反应器高负荷运行150d时污泥密度，SVI30，沉速，平均粒径比较；图1(a)是各组反应器中颗粒污泥的密度；图1(b)是各组反应器中颗粒污泥的SVI30值；图1(c) 是各组反应器中颗粒污泥沉速；图1(d)各组反应器中颗粒污泥平均粒径；图1(e)是各组反应器中颗粒污泥照片。
图2是反应器运行至150d时各组反应器中颗粒污泥活性比较。
图3是反应器运行至150d时各组反应器中颗粒污泥EPS含量、 PN/PS值及相对疏水性比较；图3(a)是颗粒污泥EPS含量；图3 (b)是颗粒污泥PN/PS值大小；图3(c)是各组反应器中颗粒污泥相对疏水性大小。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的内容做进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。当前控制高负荷厌氧氨氧化反应器中颗粒污泥上浮的方法，在实际应用中操作复杂，并且容易受到各种限制，不利于实际工程的应用。本发明以微生物群体感应角度为出发点，通过投加两种AHLs信号分子的混合溶液来提高高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降性能并提高其活性。
具体实施方式为采用UASB反应器，接种低负荷厌氧氨氧化颗粒污泥后,采用递增负荷的方式对接种污泥进行驯化，使其适应高负荷环境，即：取实验室稳定运行1年的低负荷(总氮负荷NLR低于 0.5kg-TN/(m3·d))厌氧氨氧化反应器中的颗粒污泥作为接种污泥。采用递增负荷的方式驯化颗粒污泥适应高负荷环境，驯化期内通过提高进水氨氮及亚硝氮浓度，缩短水力停留时间HRT的方式提高总氮负荷NLR。当NLR达3.0kg-TN/(m3·d)及以上，厌氧氨氧化颗粒污泥的总氮去除率持续高于80％，则驯化结束，继续提高NLR，反应器进入高负荷运行状态。在高负荷运行阶段的0～20d向反应器进水中添加C8-HSL和C6-HSL两种AHLs信号分子的混合溶液，之后不再添加，反应器高负荷运行状态持续150d。进水为模拟废水，在驯化阶段，进水的氨氮和亚硝氮浓度分别由40mg/L递增至200mg/L，亚硝氮浓度由53mg/L递增至260mg/L，进水氨氮和亚硝氮浓度之比为1:1.32，HRT由6h逐渐降低至3h，NLR由0.3kg-TN/(m3·d)递增至 3.0kg-TN/(m3·d)。高负荷运行阶段，进水氨氮和亚硝氮浓度分别由 136mg/L递增至352mg/L，179mg/L递增至465mg/L，HRT由5.6h 逐渐降低至1.5h，NLR由3.0kg-TN/(m3·d)递增至25.0kg-TN/(m3·d)。驯化期及高负荷运行期间，反应器运行温度均为30±7℃，进水pH 均为6.5～7.5，进水溶解氧均在0.5mg/L以下。厌氧氨氧化接种污泥颗粒粒径为1～3mm。
材料：
接种污泥：低负荷厌氧氨氧化颗粒污泥。
信号分子：己酰基高丝氨酸内酯(N-hexanoy-PL-homoserine lactone，简称C6-HSL)；辛酰基高丝氨酸内酯 (N-octanoyl-DL-homoserine lactone，简称C8-HSL)；十二烷酰基高丝氨酸内酯(N-dodecanoyl-PL-homoserine lactone，简称C12-HSL)，均购自美国sigma-aldrich公司。
需要说明的是AHLs群体感应信号分子中的AHLs指的是N-酰基高丝氨酸内酯类群体感应信号分子。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
信号分子类型及浓度对高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能及活性的影响
设置四组UASB反应器，分别为未投加信号分子组(R1)、C8-HSL 组(R2)、C6-HSL组(R3)、C12-HSL组(R4)。其中投加C8-HSL组(R2)、投加C6-HSL组(R3)及投加C12-HSL组(R4)，每组设四个平行UASB 反应器，每个反应器进水中信号分子的投加浓度分别设为0.5mg/L、5mg/L、15mg/L和30mg/L。其中C8-HSL组、C6-HSL组及C12-HSL 组各组的四个平行UASB反应器按信号分子投加浓度由小到大依次编号为R2-1、R2-2、R2-3、R2-4，R3-1、R3-2、R3-3、R3-4，R4-1、R4-2、R4-3、R4-4。
向四组反应器中加入等量接种污泥，采用递增负荷的方式对接种污泥进行驯化，使其适应高负荷环境。在高负荷运行阶段的0～20d 向各反应器进水中添加相应类型及浓度的AHLs信号分子溶液，之后不再添加。反应器高负荷运行状态持续150d，高负荷运行状态结束时在反应器R1、R2-2、R3-3、R4-4中取出适量的颗粒污泥，分析其密度、 SVI30、沉速、平均粒径等沉降性能指标及比厌氧氨氧化活性大小。通过对实施例1的结果进行分析，能够确定出可以提高高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能或活性的信号分子类型及相应浓度。
驯化期及高负荷运行阶段进水均为模拟废水，模拟废水水质组分如下，(g/L)：0.06KH2PO4，36.42KHCO3，0.37MgSO4·7H2O，0.07 CaCl2·2H2O，NH4Cl及NaNO2按需添加，分别提供所需的氨氮及亚硝氮浓度。微量元素Ⅰ，Ⅱ各1mL/L，其中微量元素Ⅰ(g/L)：5.00 EDTA，5.00FeSO4；微量元素Ⅱ(g/L)：15.00EDTA，0.43 ZnSO4·4H2O，0.99MnCl2·4H2O，0.014H3BO4，0.25CuSO4·5H2O，0.22 Na2MoO4·2H2O，0.21Na2SeO4·10H2O，0.19NiCl2·6H2O。进水使用95％氮气和5％二氧化碳混合气体冲刷去除氧气。
在驯化阶段，进水的氨氮和亚硝氮浓度分别由40mg/L递增至 200mg/L，亚硝氮浓度由53mg/L递增至260mg/L，进水氨氮和亚硝氮浓度之比为1:1.32，HRT由6h逐渐降低至3h，NLR由0.3kg-TN/ (m3·d)递增至3.0kg-TN/(m3·d)。高负荷运行阶段，进水氨氮和亚硝氮浓度分别由136mg/L递增至352mg/L，179mg/L递增至465mg/L， HRT由5.6h逐渐降低至1.5h，NLR由3.0kg-TN/(m3·d)递增至 25.0kg-TN/(m3·d)。驯化期及高负荷运行期间，反应器运行温度均为 30±7℃，进水pH均为6.5～7.5，进水溶解氧均在0.5mg/L以下。
实施例2：信号分子混合溶液对高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能及活性的影响
实施例1优选出了能够有效控制颗粒污泥上浮的信号分子类型为C8-HSL，其最佳投加浓度为5mg/L；能够有效提高颗粒污泥活性的信号分子类型为C6-HSL，其最佳投加浓度为15mg/L。在实施例2 中设置C8-HSL和C6-HSL混合溶液组(Re)，Re中C8-HSL和C6-HSL 的浓度分别为5mg/L和15mg/L。设置未投加信号分子组(Ra)、投加 5mg/L C8-HSL组(Rb)、投加15mg/L C6-HSL组(Rc)、投加30mg/L C12-HSL组(Rd)。各组反应器操作及运行条件均与实施例1相同。高负荷运行阶段结束时，在Ra、Rb、Rc、Rd和Re中取出适量颗粒污泥比较其密度、SVI30、沉速、平均粒径等沉降性能指标及比厌氧氨氧化活性大小。实施例2的目的是验正投加两种信号分子混合溶液能否达到既可有效提高颗粒污泥的沉降性能又可提高颗粒污泥活性的双重效果。
实施例3：
不同类型信号分子影响高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能的机理
为了探索不同类型信号分子影响高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥沉降性能的机理，在实施例2中高负荷阶段运行结束时分析反应器Ra、Rb、Rc、Rd和Re中颗粒污泥的EPS组分及含量、PN/PS值及表面疏水性。
测试及分析方法：
氨氮测定采用纳氏试剂分光光度法，亚硝氮测定采用N-(1-萘基) -乙二胺分光光度法，硝氮测定采用麝香草酚分光光度法，总氮测定使用总氮测定仪(Shimadzu，Japan)，MLSS和MLVSS测定采用重量法。DO和温度使用WTW/Multi3420测定仪测定，pH测定采用 pHs-3cpH计(上海精密科学仪器有限公司)。污泥粒径测量采用激光粒度分析系统(MalvernMastersizer，Singapore)。
污泥密度测定方法：使用蔗糖或乙醇配成一系列不同密度的溶液，分别装入各50mL量筒内，最后将污泥颗粒样品添加到每个量筒内，在静置条件下颗粒污泥随着溶液密度的不同上浮或下沉。污泥容积指数SVI30使用100mL量筒测量。沉降速度测定方法：使污泥颗粒自由通过高度为410mm的量筒，测其速度。污泥表面疏水性采用萃取—比浊法测定。EPS提取采用热处理方法，首先取25mL污泥样品3200rpm离心30min，上清液作为溶解性EPS(S-EPS)。离心后的沉淀污泥使用25mL 0.9％NaCl溶液重新混匀，混匀后的溶液在100℃下热处理1h，然后3200rpm离心30min，产生的上清液为结合性EPS (B-EPS)。各类EPS中胞外多糖(PS)使用蒽酮比色法测定，蛋白质 (PN)采用考马斯亮蓝比色法测定，PS和PN浓度之和即为EPS浓度。 ANAMMOX活性的测定：使用500mL带塞血清瓶进行批试实验，进行污泥颗粒ANAMMOX活性的测试。
结果与分析：
1.实施例1
在高负荷运行阶段的第28d，只有投加5mg/L、15mg/L和30mg/L C8-HSL的反应器(R2-2、R2-3、R2-4)没有发生污泥上浮现象，其余各反应器均出现了颗粒污泥上浮现象。高负荷状态运行至150d，反应器R2-2、R2-3和R2-4内污泥量没有上浮流失还略有增加；但是其余各反应器中污泥量相对于初始时减少了约42％。这说明外源添加 C8-HSL信号分子能够有效控制高负荷反应器中ANAMMOX颗粒污泥上浮，C8-HSL阈值浓度为5mg/L。投加15mg/L和30mg/LC6-HSL 的反应器(R3-3和R3-4)内虽然同样发生了污泥上浮现象，但其脱氮能力却明显高于未添加信号分子组，这是因为投加15mg/L和30mg/L C6-HSL虽然不能提高污泥颗粒的沉降性能，但可使污泥比厌氧氨氧化活性提高12％，C6-HSL阈值浓度为15mg/L。C12-HSL则对高负荷反应器中颗粒污泥沉降性能及活性均没有影响。
2.实施例2
如附图1所示，150d时投加5mg/L C8-HSL的反应器(Rb)和同时投加5mg/L C8-HSL及15mg/L C6-HSL的反应器(Re)内的颗粒污泥密度、沉速较未投加信号分子组(Ra)分别提高了24％、90％，SVI30降低47％。投加15mg/L C6-HSL的反应器(Rc)和同时投加5mg/L C8-HSL及15mg/L C6-HSL的反应器(Re)内颗粒污泥活性未投加信号分子组(Ra)提高了12％。反应器Re由于其进水中同时添加了 C8-HSL和C6-HSL，所以既有效控制了污泥上浮、持留了颗粒污泥，同时脱氮能力又高于Rb(附图2)。Re运行至150d时，总氮容积负荷 NLR为24.9kg-TN/(m3·d)，总氮容积去除负荷NRR高达23.3kg-TN/ (m3·d)，总氮去除率达94％，反应器保持着稳定且较高的脱氮效能。 3.实施例3
附图3表明添加C8-HSL能够控制高负荷反应器中使 ANAMMOX颗粒污泥B-EPS的过量释放，使其B-EPS含量较未添加信号分子时降低了15％，PN/PS值由4.22下降至2.14，同时还使颗粒污泥表面疏水性提高了26％。所以C8-HSL能够显著提高颗粒污泥的沉降性能。因为外源添加C8-HSL诱发了污泥颗粒持续内源释放 C8-HSL，因此仅在高负荷阶段初期(0～20d)添加C8-HSL能够对污泥沉降性能产生长期影响，在实验进行至150d时依然能够使颗粒污泥保持稳定良好的沉降性能。

Claims (8)

1.一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，在高负荷厌氧氨氧化反应器启动初期，向进水中外源添加AHLs群体感应信号分子，具体操作步骤和工艺条件如下：
取稳定运行的低负荷厌氧氨氧化反应器中的颗粒污泥作为接种污泥，低负荷指的是总氮负荷NLR低于0.5kg-TN/(m3·d)，采用递增负荷的方式驯化颗粒污泥适应高负荷环境；驯化期内通过不断提高进水氨氮及亚硝氮浓度、缩短水力停留时间HRT的方式提高总氮负荷NLR；当NLR达3.0kg-TN/(m3·d)或/及以上，厌氧氨氧化颗粒污泥的总氮去除率持续高于80％，则驯化结束；驯化结束后继续提高NLR，反应器进入高负荷运行状态；驯化结束后反应器在高负荷状态下运行至少达到150d，其中在高负荷运行状态的前0～20d即早期，每天向反应器进水中外源添加一定浓度的AHLs信号分子，之后的时间不再添加AHLs信号分子；所述的AHLs信号分子为C8-HSL和C6-HSL。
2.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，驯化期及高负荷运行期间，反应器运行温度均为30±7℃，进水pH均为6.5～7.5，进水溶解氧均在0.5mg/L以下。
3.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，驯化期进水氨氮浓度为40～200mg/L，亚硝氮浓度为53～260mg/L，进水氨氮和亚硝氮浓度之比为1:1.32，HRT为3～6h，NLR为0.3～3.0kg-TN/(m3·d)。
4.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，高负荷运行阶段，进水氨氮和亚硝氮浓度分别为136～352mg/L，179～465mg/L，HRT为1.5～5.6h，NLR为3.0～25.0kg-TN/(m3·d)。
5.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的AHLs类信号分子中C8-HSL和C6-HSL的添加浓度分别为0.5mg/L～30mg/L。
6.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的AHLs类信号分子的投加方式为投加C8-HSL和C6-HSL混合溶液，该溶液添加至进水中，使进水中C8-HSL的浓度为5mg/L，C6-HSL的浓度为15mg/L。
7.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，在高负荷运行阶段，该阶段NLR为3.0～25.0kg-TN/(m3·d)，高负荷运行150d。
8.按照权利要求1所述的一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法，其特征在于，厌氧氨氧化接种污泥颗粒粒径为1～3mm。
CN201711353591.0A 2017-12-15 2017-12-15 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法 Active CN108217930B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711353591.0A CN108217930B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711353591.0A CN108217930B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108217930A true CN108217930A (zh) 2018-06-29
CN108217930B CN108217930B (zh) 2021-02-26

Family

ID=62649622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711353591.0A Active CN108217930B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108217930B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109761348A (zh) * 2019-02-28 2019-05-17 北京工业大学 一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法
CN111333181A (zh) * 2020-03-23 2020-06-26 西安建筑科技大学 一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法
CN111634999A (zh) * 2020-04-29 2020-09-08 中山大学 一种增强厌氧氨氧化菌耐冲击性能的驯化方法及其应用
CN113461162A (zh) * 2021-07-16 2021-10-01 北京工业大学 一种提高anammox工艺处理城市生活污水性能的方法及装置
CN113636642A (zh) * 2021-08-09 2021-11-12 杭州师范大学 一种添加外源信号分子富集厌氧氨氧化菌的方法
CN114057284A (zh) * 2021-11-24 2022-02-18 北京工业大学 一种基于群体感应作用提高厌氧氨氧化颗粒系统抗盐冲击的装置及方法
CN115521892A (zh) * 2022-09-16 2022-12-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种耐低温厌氧氨氧化菌的驯化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014187998A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd シグナル物質の機能の調節方法
CN104884608A (zh) * 2012-12-20 2015-09-02 南洋理工大学 一种在污水生物处理过程中快速启动微生物颗粒化的方法
CN105314733A (zh) * 2015-11-25 2016-02-10 中南大学 一种缓解颗粒污泥上浮的厌氧氨氧化反应器
CN106698658A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 北京工业大学 一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法
CN106927562A (zh) * 2017-02-27 2017-07-07 浙江大学 一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法
CN107352646A (zh) * 2017-09-08 2017-11-17 南京大学 一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104884608A (zh) * 2012-12-20 2015-09-02 南洋理工大学 一种在污水生物处理过程中快速启动微生物颗粒化的方法
JP2014187998A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd シグナル物質の機能の調節方法
CN105314733A (zh) * 2015-11-25 2016-02-10 中南大学 一种缓解颗粒污泥上浮的厌氧氨氧化反应器
CN106698658A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 北京工业大学 一种快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥的方法
CN106927562A (zh) * 2017-02-27 2017-07-07 浙江大学 一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法
CN107352646A (zh) * 2017-09-08 2017-11-17 南京大学 一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIZHIHU等: "Biofilm activity and sludge characteristics affected by exogenous N-acyl homoserine lactones in biofilm reactors", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *
JIANWEICHEN等: "Promoting sludge quantity and activity results in high loading rates in Anammox UBF", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *
TANGXI等: "Identification of the release and effects of AHLs in anammox culture for bacteria communication", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
ZHAORAN等: "Effects of Inhibiting Acylated Homoserine Lactones (AHLs) on Anammox Activity and Stability of Granules"", 《CURRENT MICROBIOLOGY》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109761348A (zh) * 2019-02-28 2019-05-17 北京工业大学 一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法
CN111333181A (zh) * 2020-03-23 2020-06-26 西安建筑科技大学 一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法
CN111333181B (zh) * 2020-03-23 2022-04-01 西安建筑科技大学 一种处理低浓度含氮废水的快滤式厌氧氨氧化反应方法
CN111634999A (zh) * 2020-04-29 2020-09-08 中山大学 一种增强厌氧氨氧化菌耐冲击性能的驯化方法及其应用
CN111634999B (zh) * 2020-04-29 2021-06-11 中山大学 一种增强厌氧氨氧化菌耐冲击性能的驯化方法及其应用
CN113461162A (zh) * 2021-07-16 2021-10-01 北京工业大学 一种提高anammox工艺处理城市生活污水性能的方法及装置
CN113461162B (zh) * 2021-07-16 2024-04-12 北京工业大学 一种提高anammox工艺处理城市生活污水性能的方法及装置
CN113636642A (zh) * 2021-08-09 2021-11-12 杭州师范大学 一种添加外源信号分子富集厌氧氨氧化菌的方法
CN114057284A (zh) * 2021-11-24 2022-02-18 北京工业大学 一种基于群体感应作用提高厌氧氨氧化颗粒系统抗盐冲击的装置及方法
CN114057284B (zh) * 2021-11-24 2024-04-19 北京工业大学 一种基于群体感应作用提高厌氧氨氧化颗粒系统抗盐冲击的装置及方法
CN115521892A (zh) * 2022-09-16 2022-12-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种耐低温厌氧氨氧化菌的驯化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108217930B (zh) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108217930A (zh) 一种控制高负荷反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的方法
Wang et al. Impact of carbon to nitrogen ratio on the performance of aerobic granular reactor and microbial population dynamics during aerobic sludge granulation
Schwarzenbeck et al. Treatment of dairy effluents in an aerobic granular sludge sequencing batch reactor
Lew et al. UASB reactor for domestic wastewater treatment at low temperatures: a comparison between a classical UASB and hybrid UASB-filter reactor
CN103880248B (zh) 一种焦化废水处理系统及处理方法
Ali et al. Initialization, enhancement and mechanisms of aerobic granulation in wastewater treatment
Zhang et al. Physical and hydrodynamic properties of flocs produced during biological hydrogen production
CN102228749B (zh) 一种煤泥水混凝药剂的定量方法
CN110188946A (zh) 一种污水参数的预测方法及污水预测系统
Li et al. Synergism of hydrolytic acidification and sulfate reducing bacteria for acid production and desulfurization in the anaerobic baffled reactor: High sulfate sewage wastewater treatment
CN110589969B (zh) 污水处理厂高效稳定同步脱氮除磷装置及方法
CN109761348A (zh) 一种提高厌氧氨氧化颗粒抗基质冲击能力的方法
Tang et al. Distribution and mass transfer of dissolved oxygen in a multi-habitat membrane bioreactor
CN108017148B (zh) 厌氧反应器快速启动方法
Liu et al. Achieving enhanced denitrification via hydrocyclone treatment on mixed liquor recirculation in the anoxic/aerobic process
CN109095727B (zh) 一种高氨氮低碳氮比污水的脱氮除碳装置和方法
CN102701440B (zh) Ic反应器快速培养颗粒化污泥的试剂和方法
Sevilla-Espinosa et al. Performance of staged and non-staged up-flow anaerobic sludge bed (USSB and UASB) reactors treating low strength complex wastewater
CN103739071B (zh) 微污染地表水脱氮处理方法
CN204848445U (zh) 基于反硝化速率分析仪的碳源投加控制装置
Meng et al. Gravity settling and centrifugation increase the acid buffer capacity of activated sludge
Zeng et al. Experimental study on chitosan composite flocculant for treating papermaking wastewater
Huang et al. Managing stability of aerobic granules by coordinating diameter and denitrification
Welling et al. Improving settleability and enhancing biological phosphorus removal through the implementation of hydrocyclones
CN209161757U (zh) 一种高氨氮低碳氮比污水的脱氮除碳装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant