CN110759486A - 低基质浓度下sbr反应器中快速启动厌氧氨氧化方法 - Google Patents

低基质浓度下sbr反应器中快速启动厌氧氨氧化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，包括活性恢复期和活性提升期两个阶段，以厌氧氨氧化絮体污泥为种泥，以人工合成氨氮废水为培养液，通过控制运行条件，可以实现快速启动厌氧氨氧化。该方法利用填料的高比表面积及高附着性，通过不同阶段控制条件的变化，使厌氧氨氧化菌快速富集，连续运行45天培养出稳定的厌氧氨氧化菌群。本发明的有益效果是：该方法简单易行，过程无需额外消耗能量，启动快速，处理效果良好。

Description

低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化的方法。适用于污水处理厂生活污水处理。
背景技术
厌氧氨氧化,工艺是一种新型生物脱氮技术,是以氨为电子供体、以亚硝酸盐为电子受体的生物反应,反应产物为氮气,在污水脱氮领域具有广阔的应用前景。厌氧氨氧化与传统脱氮反应相比,是一种更为高效低耗的脱氮方式,并且可以减少温室气体的排放。它因具有需氧量少、无需外加碳源、污泥产量低和无二次污染等优点,引起了国内外研究学者的极大兴趣。
目前，对于厌氧氨氧化反应器的启动研究热点主要分为两个方面，一方面为接种污泥的类型，另一方面为所用反应器类型。反应器的启动是整个研究的前题与基础，该过程在本质上就是使反应器内的功能菌活化、生物量扩增。由于AnAOB细胞倍增时间长，比增殖速率低，生长缓慢，容易在富集培养过程中随出水而流失，导致其工程化进度缓慢，因此对于厌氧氨氧化反应器启动条件的探究与优化是十分必要的
不同的反应器类型与接种污泥均可以成功启动厌氧氨氧化工艺，但是所用的时间、抗冲击负荷能力以及污泥存在形式各不相同。添加填料、良好的搅拌条件以及种泥中AnAOB的较高丰度是加快厌氧氨氧化反应器启动的有效方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决厌氧氨氧化污泥启动时间较长，污泥保留率低的难题，提供一种低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化的方法，以厌氧氨氧化絮体污泥为种泥，以人工合成氨氮废水为培养液，连续运行45天启动成功。具体步骤如下：
(1)接种污泥为在0～4℃存放的厌氧氨氧化絮体污泥，投放进反应器，进水为人工合成废水，组分组成且各组分浓度为NH4 +-N 65～100mg/L，NO2 --N 83～130mg/L，KH2PO430mg/L，NaHCO3 350mg/L，EDTA·2H2O20000mg/L，在4℃与预设温度之间设四个温度梯度，每个温度下适应12小时；
根据本发明，所述待启动的SBR反应器在中温32±1℃下运行，优选所述温度适应的操作步骤为：通过加热棒改变温度，反应器先在10℃下适应12～18h，再于15℃下适应12～18h，然后在20℃下适应12～18h，最后于25℃下适应12～18h。遏制温度对污泥的影响。
(2)向SBR反应器中投加塑料填料作为AnAOB的载体；
根据本发明，优选所述填料为聚乙烯填料，密度为30％，填料为内部中空的“十字形”骨架，将该填料内部空间分隔为四个室，其Φ10×10mm，比重≥0.95g/cm3，比表面积≥500m2/m3。
(3)启动分为活性恢复期和活性提升期两个阶段，初始氮负荷为NH4 +-N浓度65mg/L，NO2 --N浓度83mg/L，通过增加进水基质浓度和/或缩短HRT这两种策略进行调整氮负荷，直至反应器氨氮去除率不低于95％且总氮去除效率达85％以上，并能长期稳定运行。
根据本发明，上述方法中，活性恢复期将反应器设置为每天运行两个周期，一周期为12h，其中进水15min、搅拌510min、静置90min、排水15min、闲置90min，设置排水比为33.3％。活性提升期反应器设置为每天运行三个周期，一周期为8小时，搅拌时间为360min，其余不变。在活性恢复期的氨氮去除率达到75％以上、活性提升期的氨氮去除率达到70％以上时增加进水基质浓度调整氮负荷。
本发明厌氧氨氧化反应稳定后，对人工合成废水中的氨氮与亚硝酸盐氮的去除率均可达到90％以上,总氮的去除率在87％以上。
本发明的方法中没有特别限定的，按本领域常规技术选择即可。
本发明的有益效果主要体现在：①投加填料，减少了厌氧氨氧化污泥的流失，提高Anammox菌在反应器内的停留时间，使AnAOB快速富集，加快厌氧氨氧化反应器的启动；②温度适应实验有效遏制温度对厌氧氨氧化污泥活性的冲击；③采用低基质浓度递增方式提高反应器总氮负荷以及间接进水的方式，可以有效避免NH4 +-N和NO2 --N的浓度抑制；④SBR的搅拌装置迅速使得反应器内污泥与原水充分混合，有效利用培养液中的基质；⑤由于大多AnAOB的适宜温度为30℃左右，所以本试验中通过恒温加热棒将温度控制在32±1℃，为反应器高效的运行奠定基础。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法进一步说明。
实施例中未详加说明的均按本领域现有技术。
实施例
一种低基质浓度下快速启动厌氧氨氧化的方法，步骤如下：
(1)接种污泥
选取冰箱内存放60天的厌氧氨氧化絮体污泥，污泥整体呈现橘黄色，投放进反应器，反应器内悬浮固体浓度(MLSS)为750mg/L，被闲置前污泥中的厌氧氨氧化菌的微生物群落结构以Candidatus Brocadia菌属为优势菌属，约占全菌落的13％。
(2)反应器及填料
采用有效容积为14.0L的SBR反应器作为反应装置，辅以微电脑时控开关，恒温加热棒，电磁阀，蠕动泵等装置。该反应器主体为单层圆柱体有机玻璃容器，有效容积为14.0L，上部为填料聚集区，反应器上部进水，中部出水。
选用填料为聚乙烯填料，密度为30％，填料内部为中空的“十字形”骨架，将该填料内部空间分隔为四个室，其Φ10～20mm，比重≥0.95g/cm3，比表面积≥500m2/m3。
(3)培养液的组成成分及浓度
以人工合成氨氮废水为培养液，
表1模拟污水水质
Figure BDA0002205708620000041
表2-3微量元素表
Figure BDA0002205708620000042
Figure BDA0002205708620000051
(4)反应器运行参数
①进行温度适应试验：将接种污泥投放进反应器，进水至14L，通过加热棒改变温度，反应器先在10℃下适应12～18h，再于15℃下适应12～18h，然后在20℃下适应12～18h，最后于25℃下适应12～18h。
②温度适应试验结束时将填料投加进反应器内，反应器内通过加热棒将温度维持在32±1℃，在厌氧遮光的情况下连续运行，反应器水力停留时间为6～8h，溶解氧浓度在为0～0.5mg/L，pH在7.6～8.3之间。活性恢复期将反应器设置为每天运行两个周期，一周期为12h，其中进水15min、搅拌510min、静置90min、排水15min、闲置90min，设置排水比为33.3％。活性提升期反应器设置为每天运行三个周期，一周期为8小时，搅拌时间为360min，其余不变。
(5)运行结果
①活性恢复期1-19天，TN去除率上升至73％左右，出水中NH4 +-N和NO2 --N浓度逐渐下降至2.0mg/L和1.5mg/L，NRR增长了约50％上升至0.13kgN/m3/d，此时Rs(1.27)与Rp(0.27)均较为接近理论值1.32与0.26预示AnAOB活性的恢复以及厌氧氨氧化反应在反应器内已占主导地位。
②20-45天，经过45天的运行，经厌氧氨氧化反应器处理后的出水水质如下：NH4 +-N和NO2 --N的平均浓度分别为4.14mg/L和3.18mg/L，氮容积去除负荷NRR为0.18kgN/m3/d左右。此时Rs与Rp的均值分别为1.34与0.33较为接近理论值(1.32，0.26)，表明该阶段内反应器的Anammox功能不断增强，Anammox反应已占主导地位，成功实现厌氧氨氧化反应器的快速启动。

Claims (7)

1.一种低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：以厌氧氨氧化絮体污泥为种泥，以人工合成氨氮废水为培养液，连续运行40-50天启动，具体步骤如下：
(1)接种污泥及选择反应器并设定参数：接种污泥为在0～4℃存放的厌氧氨氧化絮体污泥，投放进SBR反应器，进水为人工合成废水，组分组成且各组分浓度为NH4 +-N 65～100mg/L，NO2 --N 83～130mg/L，KH2PO4 30mg/L，NaHCO3 350mg/L，EDTA·2H2O 20000mg/L，在4℃与预设温度之间设四个温度梯度，每个温度下适应12小时；
(2)向SBR反应器中投加塑料填料作为AnAOB的载体；
(3)启动分为活性恢复期和活性提升期两个阶段：所述活性恢复期为小于19天，所述活性提升期为大于19天、小于45天；
(4)运行结果为培养出稳定的厌氧氨氧化菌群：活性恢复期，当氨氮去除率达到第一恒定值后，通过增加进水基质浓度调整氮负荷，反应器接种污泥后的氮负荷为初次进水时NH4+-N浓度、NO2--N浓度；活性提升期，进入此阶段缩短HRT和/或增加进水基质浓度调整氮负荷，当氨氮去除率达到第二恒定值后，直至反应器氨氮去除率大于90％且总氮去除效率达85％以上，并长期稳定运行。
2.根据权利要求1所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：所述SBR反应器在中温下运行，所述中温温度为32±1℃，通过加热棒改变温度。
3.根据权利要求2所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：步骤(1)所述中温温度为四个温度梯度，即反应器先在10℃下适应12～18h，再于15℃下适应12～18h，然后在20℃下适应12～18h，最后于25℃下适应12～18h。
4.根据权利要求1所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：步骤(2)所述塑料填料为聚乙烯填料，密度为30％；所述填料为内部中空的“十字形”骨架将该填料内部空间分隔为四个室，所述填料Φ10～20mm，比重≥0.95g/cm3，比表面积≥500m2/m3。
5.根据权利要求1所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：整个反应过程保持SBR反应器内料液pH为7.6～8.3。
6.根据权利要求1所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，其特征在于：其特征在于：步骤(3)所述活性恢复期将反应器设置为每天运行两个周期，一周期为12h，其中进水15min、搅拌510min、静置90min、排水15min、闲置90min，设置排水比为33.3％；所述活性提升期反应器设置为每天运行三个周期，一周期为8小时，搅拌时间为360min，其余不变。
7.根据权利要求1所述的低基质浓度下SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化方法，步骤(4)所述第一恒定值为调整氮负荷在活性恢复期的氨氮去除率达到75％以上；所述第二恒定值调整氮负荷在活性提升期的氨氮去除率达到70％以上。
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