CN109133345A - 一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，采用连续培养，采用人工合成废水为进水基质；接种污泥为厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥；通过回流控制上升流速，进而有利于厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化培养；本发明污泥接种量高，进水配水比例适当，添加厌氧氨氧化颗粒污泥生长所需的营养物质，提供微生物生长所需环境，使得厌氧氨氧化颗粒污泥富集、繁殖；反应器内部保持厌氧状态(DO＜0.2mg/L)，温度保持33±2℃，反应器采用外回流，通过水力条件控制上升流速，加大剪切力并定期将底部漏斗中的颗粒污泥返回主反应器，使得厌氧氨氧化颗粒污泥快速形成。
Description
技术领域
本发明涉及污水生物脱氮领域，具体是一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法。
背景技术
由于人类生活生产及城市化进程的加快，水体中氮素污染现象日益严重，造成水体富营养化程度加剧，传统的生物脱氮工艺是以硝化-反硝化原理为基础建立的生物脱氮体系，传统的生物脱氮工艺流程长、占地面积大、基建费用高、处理效率低、耐冲击负荷低，开发和研究高效低耗的废水脱氮技术已经成为水污染控制领域中一项刻不容缓的任务，越来越引起研究者的广泛关注。
厌氧氨氧化工艺(anaerobic ammonium oxidation ANAMMOX)是最近20年开发的一种新型生物脱氮技术，是在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌利用NO-2-N为电子受体，将NH+4-N直接氧化成N2的自养生化过程：
厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮技术已成为国内外的研究热点，此工艺不需曝气，无需投加有机碳源，具有能耗少、处理成本低、污泥产量低等优点，但厌氧氨氧化菌为自养菌，倍增时间长11d，对温度、PH值、底物浓度等极为敏感，导致驯化及启动时间长，厌氧氨氧化污泥可实现颗粒化，但培养过程耗时长，如何缩短厌氧氨氧化颗粒污泥的培养时间具有重要工程意义。
HulshoffPol认为颗粒污泥培养的最大困难之一就是无法将污泥的颗粒化过程进行定量化描述，但在形成颗粒化过程中不同阶段具有不同特征，可以通过所需营养物质和生长环境对厌氧氨氧化颗粒污泥进行驯化，在颗粒化形成过程中逐步提高水力负荷，加速颗粒化的形成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，通过进水配水比例适当，营养物充足，在UASB反应器中，通过水力条件的控制，驯化、培养厌氧氨氧化颗粒污泥，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明采用连续培养，采用人工合成废水为进水基质；接种污泥为厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥；通过回流控制上升流速，进而有利于厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化培养。
厌氧氨氧化颗粒污泥按以下步骤进行培养：
在UASB反应器中加入厌氧颗粒污泥1500ml，厌氧氨氧化絮状污泥500ml，然后通入含氮模拟废水，本实验采用连续培养，同时进水同时回流，水浴循环控制反应器温度33±2℃，水力停留时间控制为27h，PH控制为7.3～7.6；
(1)1～25天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为70±10mg/L，NO-2-N浓度保持80±10mg/L，回流比为85％，上升流速采用3.3m/h；
(2)26～60天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为90±10mg/L，NO-2-N浓度保持110±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(3)61～79天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为130±10mg/L，NO-2-N浓度保持170±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(4)80～141天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为150±10mg/L，NO-2-N浓度保持200±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用4.0m/h；
(6)该培养过程分为4个阶段，但由于UASB反应器本身构造的原因，底下漏斗会存在有较大颗粒，为加快厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，每隔三天将底部颗粒污泥放回主体反应器中，加快颗粒的形成。
进一步的，采用接种污泥为厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥。
进一步的，氨氮和亚硝态氮浓度不断增加，上升流速随着颗粒尺寸的增大也增加。
进一步的，PH调节为7.3～7.6，采用NaHCO3进行调节。
进一步的，模拟废水中氨氮和亚硝酸盐浓度不同阶段浓度不同，均按1:1.32配制，NaHCO3浓度为500mg/L，KH2PO4浓度为27.2mg/L，CaCl2·2H2O浓度为180mg/L，MgSO4·7H2O浓度为300mg/L，微量元素Ⅰ、Ⅱ浓度各为1mL/L，其中：微量元素Ⅰ各成分浓度：ρ(EDTA)为5g/L、ρ(FeSO4)为5g/L；微量元素Ⅱ各成分浓度：ρ(EDTA)为15g/L,ρ(ZnSO4·7H2O)为430mg/L,ρ(CoCl2·6H2O)为240mg/L,ρ(MnCl2·4H2O)为990mg/L，ρ(CuSO4·5H2O)为250mg/L、ρ(NaMoO4·2H2O)为220mg/L、ρ(NiCl2·6H2O)为190mg/L、ρ(NaSeO4·10H2O)为210mg/L、ρ(H3BO3)为14mg/L。
本发明与现有厌氧氨氧化技术相比，有如下优点：
(1)一般采用接种污泥为厌氧颗粒污泥、好氧污泥或者厌氧絮状污泥、反硝化污泥等等，很少采用厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥结合做接种污泥，污泥接种量高，进水配水比例适当，添加厌氧氨氧化颗粒污泥生长所需的营养物质，提供微生物生长所需环境，使得厌氧氨氧化颗粒污泥富集、繁殖。
(2)反应器内部保持厌氧状态(DO＜0.2mg/L)，温度保持33±2℃，反应器采用外回流，通过水力条件控制上升流速，加大剪切力并定期将底部漏斗中的颗粒污泥返回主反应器，使得厌氧氨氧化颗粒污泥快速形成。
附图说明
图1为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法所采用的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥装置的结构示意图。
图2为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法中厌氧氨氧化颗粒污泥培养过程中进出水氨氮及去除率曲线图。
图3为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法中厌氧氨氧化颗粒污泥培养过程中进出水亚硝态氮盐及去除率曲线图。
图4为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法中厌氧氨氧化颗粒污泥培养过程中TN去除率及△NO-x-N/△NH+4-N。
图5为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法中接种污泥中厌氧颗粒污泥的示意图。
图6为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法中接种污泥中厌氧氨氧化絮状污泥的示意图。
图7为快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法培养成功厌氧氨氧化颗粒污泥。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，在UASB反应器中加入厌氧颗粒污泥1500ml，厌氧氨氧化絮状污泥500ml，然后通入含氮模拟废水，本实验采用连续培养，同时进水同时回流，水浴循环控制反应器温度33±2℃，水力停留时间控制为27h，PH控制为7.3～7.6；
(1)1～25天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为70±10mg/L，NO-2-N浓度保持80±10mg/L，回流比为85％，上升流速采用3.3m/h；
(2)26～60天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为90±10mg/L，NO-2-N浓度保持110±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(3)61～79天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为130±10mg/L，NO-2-N浓度保持170±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(4)80～141天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为150±10mg/L，NO-2-N浓度保持200±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用4.0m/h；
(7)该培养过程分为4个阶段，但由于UASB反应器本身构造的原因，底下漏斗会存在有较大颗粒，为加快厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，每隔三天将底部颗粒污泥放回主体反应器中，加快颗粒的形成。
进一步的，采用接种污泥为厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥。
进一步的，氨氮和亚硝态氮浓度不断增加，上升流速随着颗粒尺寸的增大也增加。
进一步的，PH调节为7.3～7.6，采用NaHCO3进行调节。
进一步的，模拟废水中氨氮和亚硝酸盐浓度不同阶段浓度不同，均按1:1.32配制，NaHCO3浓度为500mg/L，KH2PO4浓度为27.2mg/L，CaCl2·2H2O浓度为180mg/L，MgSO4·7H2O浓度为300mg/L，微量元素Ⅰ、Ⅱ浓度各为1mL/L，其中：微量元素Ⅰ各成分浓度：ρ(EDTA)为5g/L、ρ(FeSO4)为5g/L；微量元素Ⅱ各成分浓度：ρ(EDTA)为15g/L,ρ(ZnSO4·7H2O)为430mg/L,ρ(CoCl2·6H2O)为240mg/L,ρ(MnCl2·4H2O)为990mg/L，ρ(CuSO4·5H2O)为250mg/L、ρ(NaMoO4·2H2O)为220mg/L、ρ(NiCl2·6H2O)为190mg/L、ρ(NaSeO4·10H2O)为210mg/L、ρ(H3BO3)为14mg/L。
由图2、3、4(氨氮、亚硝态氮与总氮变化可见)，总氮去除率随着氨氮和亚硝态氮浓度的变化而变化。
在1～25d，保持NH+4-N和NO-2-N浓度分别在70±10mg/L和80±10mg/L基本稳定的情况下，出水NH4+ --N去除率和NO2 --N去除率分别达到了94％和98％。第26d和60d，将进水氨氮和亚硝态氮浓度加大，出水NH+4-N和NO-2-N去除率没有出现大幅度的波动，并在短时间内达到提高负荷之前的去除率，分别为95％和98％，并能观察到微小颗粒形成。但在第79天，提高氨氮及亚硝态氮浓度后，氨氮去除率稳定在93％，而亚硝态氮受冲击负荷影响较大，由98％下降至86％。经过60多天的运行，氨氮去除率达到95％，亚硝酸盐氮去除率达到99％，总氮去除率达到85％，三氮浓度变化比值逐渐趋向固定值，氨氮减少量：亚硝态氮减少量：硝态氮生成量＝1:1.32:0.23，与式(1)反应时十分吻合，并且反应器中明显看到红色颗粒污泥，符合厌氧氨氧化污泥的形态特征，说明厌氧氨氧化颗粒污泥已培养成功。
本发明中所用的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥装置，包括原水箱1、UASB反应器15和水浴循环水箱6，UASB反应器15设有套筒12，UASB反应器15底端设有进水口3，进水口3的两侧分别连接有底部取样口9和下回流口10，UASB反应器15上开设有多个中部取样口11，UASB反应器15的顶部设有上回流口17和出水口18，下回流口10通过回流泵4与上回流口17连通，原水箱1通过设置有进水泵2的输水管与进水口3连接，出水口18通过输水管与出水箱5连接，套筒12的底部开设有下水浴进水口20，套筒12的顶部开设有上水浴出水口19，水浴循环水箱6通过设置有水浴循环泵8的输水管与下水浴进水口20连接，上水浴出水口19通过输水管与水浴循环水箱6连接；UASB反应器15上部五分之一处放置有两个直径为10cm球形填料16，水浴循环水箱6内装有两只加热棒7，通过外水浴循环维持所需温度。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (9)
1.一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤进行培养：
UASB反应器中加入厌氧颗粒污泥1500ml，厌氧氨氧化絮状污泥500ml，然后通入含氮模拟废水，本实验采用连续培养，同时进水同时回流，水浴循环控制反应器温度33±2℃，水力停留时间控制为27h，PH控制为7.3～7.6；
(1)1～25天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为70±10mg/L，NO-2-N浓度保持80±10mg/L，回流比为85％，上升流速采用3.3m/h；
(2)26～60天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为90±10mg/L，NO-2-N浓度保持110±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(3)61～79天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为130±10mg/L，NO-2-N浓度保持170±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用3.8m/h；
(4)80～141天：保持含氮模拟废水中NH+4-N浓度为150±10mg/L，NO-2-N浓度保持200±10mg/L，回流比为100％，上升流速采用4.0m/h；
(5)该培养过程分为4个阶段，但由于UASB反应器本身构造的原因，底下漏斗会存在有较大颗粒，为加快厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，每隔三天将底部颗粒污泥放回主体反应器中，加快颗粒的形成。
2.根据权利要求1所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，所采用快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥装置，包括包括原水箱(1)、UASB反应器(15)和水浴循环水箱(6)，UASB反应器(15)设有套筒(12)，UASB反应器(15)底端设有进水口(3)，进水口(3)的两侧分别连接有底部取样口(9)和下回流口(10)，UASB反应器(15)上开设有多个中部取样口(11)，UASB反应器(15)的顶部设有上回流口(17)和出水口(18)，原水箱(1)通过设置有进水泵(2)的输水管与进水口(3)连接，出水口(18)通过输水管与出水箱(5)连接，套筒(12)的底部开设有下水浴进水口(20)，套筒(12)的顶部开设有上水浴出水口(19)，水浴循环水箱(6)通过设置有水浴循环泵(8)的输水管与下水浴进水口(20)连接，上水浴出水口(19)通过输水管与水浴循环水箱(6)连接。
3.根据权利要求1所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，采用接种污泥为厌氧颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥。
4.根据权利要求1所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，氨氮和亚硝态氮浓度不断增加，上升流速随着颗粒尺寸的增大也增加。
5.根据权利要求1所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，PH调节为7.3～7.6，采用NaHCO3进行调节。
6.根据权利要求1所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，模拟废水中氨氮和亚硝酸盐浓度不同阶段浓度不同，均按1:1.32配制，NaHCO3浓度为500mg/L，KH2PO4浓度为27.2mg/L，CaCl2·2H2O浓度为180mg/L，MgSO4·7H2O浓度为300mg/L，微量元素Ⅰ、Ⅱ浓度各为1mL/L，其中：微量元素Ⅰ各成分浓度：ρ(EDTA)为5g/L、ρ(FeSO4)为5g/L；微量元素Ⅱ各成分浓度：ρ(EDTA)为15g/L,ρ(ZnSO4·7H2O)为430mg/L,ρ(CoCl2·6H2O)为240mg/L,ρ(MnCl2·4H2O)为990mg/L，ρ(CuSO4·5H2O)为250mg/L、ρ(NaMoO4·2H2O)为220mg/L、ρ(NiCl2·6H2O)为190mg/L、ρ(NaSeO4·10H2O)为210mg/L、ρ(H3BO3)为14mg/L。
7.根据权利要求2所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于：UASB反应器(15)上部五分之一处放置有两个10cm球形填料(16)。
8.根据权利要求2所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于：设置外回流装置，外回流装置包括回流泵(4)，下回流口10通过回流泵4与上回流口17连通，通过调节回流泵(4)的转速改变内部污泥上升流速，产生剪切力，形成颗粒污泥。
9.根据权利要求2所述一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于：设置水浴循环水箱(6)，水箱内装有两只加热棒(7)，经过外水浴循环维持所需温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |
|
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