CN114702130B - 一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水生物处理领域，公开了一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法。本发明的有益效果在于，充分利用渗滤液中含有的高浓度的碱度和钙离子，将厌氧氨氧化工艺应用于含高浓度氨氮渗滤液处理，在厌氧氨氧化工艺产生的碱性环境及适当调控厌氧氨氧化反应器内pH的条件下，原位形成碳酸钙沉淀强化厌氧氨氧化颗粒化并实现高负荷厌氧氨氧化反应器的长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及污水生物处理领域，具体地涉及一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法。
背景技术
渗滤液通常由高浓度的氨氮(可高达2000mg/L至3000mg/L)、有机物和金属组成，对微生物具有较高的毒性。此外，含高浓度氨氮废水的排放会导致水体富营养化的现象。因此，在排放到水体之前，需要先进行生物处理将氨氮从渗滤液中去除。目前，厌氧氨氧化工艺是一种较常用的生物脱氮技术，该技术可以同时将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气，无需添加有机碳源，且污泥产量低。
然而，很多不足仍然制约着厌氧氨氧化工艺的广泛应用和工业化，例如，厌氧氨氧化菌的倍增时间长(约10～12天)，生长速度低，对环境的变化非常敏感等。因此，保留足够的生物量对于保证厌氧氨氧化工艺的稳定运行就尤为重要。颗粒化是一种通过提高微生物的适应能力、抗冲击性和沉降性来提高生物量的保留能力的方法。目前，污泥颗粒化是一种提高厌氧氨氧化反应器性能的有效方法，因颗粒具有更高的密度和更好的沉降特性，因此可以有效地将生物量保留在厌氧氨氧化反应器中。
目前的颗粒化方法，如投加颗粒活性炭等物质，可以促进厌氧氨氧化体系的污泥颗粒化，构建厌氧氨氧化-羟基磷灰石体系，也可以有效地实现厌氧氨氧化污泥颗粒化。但是，上述的方法，要么需要外加载体物质，要么需要投加含溶解性磷酸根的化学物质，费用较高。
现有的处理方法均存在上述不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法。
本发明的一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在厌氧氨氧化反应器中接种厌氧氨氧化絮状污泥，将渗滤液稀释后作为初始进水进入厌氧氨氧化反应器，之后逐步降低渗滤液稀释倍数作为后续进水，最后将未经稀释的渗滤液直接作为进水，以逐步提高厌氧氨氧化反应器中进水的氮浓度和厌氧氨氧化反应器负荷，使得厌氧氨氧化反应器成功启动；
S2：将S1步骤中厌氧氨氧化反应器产生的部分出水通过蠕动泵加压回流，并与S1步骤中的进水混合后，从厌氧氨氧化反应器底部流入厌氧氨氧化反应器，以促进碳酸钙沉淀的形成，进一步促进厌氧氨氧化污泥颗粒化；
S3：厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化污泥实现颗粒化，所述厌氧氨氧化反应器能够在高负荷下稳定运行。
优选的，S2步骤中，厌氧氨氧化反应器出水的回流流量与进水流量之比保持在10-25之间。
优选的，S2步骤中，调控厌氧氨氧化反应器出水的pH至8-9之间，以促进碳酸钙沉淀的形成。
优选的，S2步骤中，加热厌氧氨氧化反应器，使得厌氧氨氧化反应器内的温度保持在30℃至35℃。
优选的，S1步骤中，厌氧氨氧化反应器为膨胀颗粒污泥床反应器。
优选的，S1步骤中，渗滤液为垃圾焚烧厂渗滤液、垃圾堆肥厂渗滤液、垃圾中转站渗滤液或填埋场渗滤液中的一种或几种的组合。
优选的，S3步骤中，高负荷不低于30g N/L/d。
本发明的有益效果在于，充分利用渗滤液中含有的高浓度的碱度和钙离子，将厌氧氨氧化工艺应用于含高浓度氨氮渗滤液处理，在厌氧氨氧化工艺产生的碱性环境及适当调控厌氧氨氧化反应器内pH的条件下，原位形成碳酸钙沉淀强化厌氧氨氧化颗粒化并实现高负荷厌氧氨氧化反应器的长期稳定运行。
附图说明
图1是本发明的厌氧氨氧化-碳酸钙颗粒污泥形成过程的效果示意图。
图2是本发明一种实施方式的高负荷下厌氧氨氧化反应器长期高效稳定运行的效果示意图。
图3是本发明一种实施方式的污泥颗粒化过程中厌氧氨氧化菌绝对数量的效果示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法，包括以下步骤：S1：厌氧氨氧化反应器启动阶段，在厌氧氨氧化反应器中接种厌氧氨氧化絮状污泥，优选的，厌氧氨氧化反应器为膨胀颗粒污泥床反应器。S1步骤中，渗滤液为垃圾焚烧厂渗滤液、垃圾堆肥厂渗滤液、垃圾中转站渗滤液或填埋场渗滤液中的一种或几种的组合。优选的，可每天采用模拟渗滤液进水，配水(模拟渗滤液的水)由氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸(NaNO2)提供反应基质，通过改变总氮浓度的方法逐步提高所述厌氧氨氧化反应器氮负荷，所述配水流入S2步骤；S2：碳酸钙原位沉淀强化厌氧氨氧化颗粒化阶段，通过水浴锅加热使所述厌氧氨氧化反应器的温度保持在30℃至35℃(30℃至35℃是厌氧氨氧化反应所需的温度)，S1步骤中厌氧氨氧化反应器产生的部分出水通过蠕动泵加压回流，并与S1步骤中的进水混合后，从厌氧氨氧化反应器底部流入厌氧氨氧化反应器，厌氧氨氧化反应是消耗酸产生碱度的过程，所述渗滤液中的碱度和钙离子原位沉淀作为厌氧氨氧化菌吸附的无机内核，促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。同时，通过调控所述厌氧氨氧化反应器出水pH至适当范围以促进碳酸钙沉淀的形成；S3：高负荷厌氧氨氧化反应器稳定运行阶段，经过S2步骤后，所述厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化污泥全部实现颗粒化，所述厌氧氨氧化反应器在高负荷下稳定运行。优选的，S3步骤中，高负荷不低于30g N/L/d。
优选的，所述的模拟废水中提供碳酸氢根浓度的物质为碳酸氢钾；提供钙离子浓度的物质为无水氯化钙；提供磷浓度的物质为磷酸二氢钾，且磷浓度投加量为5mg/L。
另外，S2步骤中，厌氧氨氧化反应器出水的回流流量与进水流量之比保持在10-25之间，以保持合理的水流剪切力。
优选的，S2步骤中，调控厌氧氨氧化反应器出水的pH至8-9之间，以促进碳酸钙沉淀的形成。
请参考图1至图3效果图，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施方式
在本实施方式中，包括如下步骤：
1)厌氧氨氧化反应器启动阶段：
在2L厌氧氨氧化反应器中接种0.47L厌氧氨氧化絮状污泥，通过水浴锅加热使所述厌氧氨氧化反应器的温度保持在35℃，每天采用人工配水的形式模拟渗滤液进水，配水由氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸(NaNO2)提供反应基质，通过改变总氮浓度的方法，将氮负荷从1.2g N/L/d逐步提高以实现所述厌氧氨氧化反应器的成功启动。所述厌氧氨氧化反应器的水力停留时间恒定为2h，进水流量为1L/h，进水和回流经蠕动泵从所述厌氧氨氧化反应器底部流入，通过控制回流流量使得所述厌氧氨氧化反应器上升流速的为10m/h；
2)碳酸钙原位沉淀强化厌氧氨氧化颗粒化阶段：
模拟废水中投加的碳酸氢根和钙离子浓度分别为3000mg/L和100mg/L，厌氧氨氧化反应是消耗酸产生碱度的过程，特别是高浓度高负荷条件下反应体系pH值将会大幅升高,可能影响厌氧氨氧化反应器的稳定运行。实验过程中，随着氮负荷的逐步提高，通过调控厌氧氨氧化反应器进水pH值以保证出水pH值在8.5左右。在不影响厌氧氨氧化反应的条件下尽可能的促进碳酸钙沉淀的生成。所述渗滤液中的碱度和钙离子原位沉淀作为厌氧氨氧化菌吸附的无机内核，促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。
3)高负荷厌氧氨氧化反应器稳定运行阶段
在200多天的长期运行过程中，厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化污泥全部实现颗粒化，并在总氮浓度为3000mg/L且氮负荷为36g N/L/d的条件下实现稳定运行。
本发明针对渗滤液氨氮含量、碱度和钙含量高的问题，提出了一种利用碳酸氢根和钙离子在厌氧氨氧化产生的碱性环境下原位沉淀的方法，成功培育出以碳酸钙为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥，实现了高负荷运行条件下渗滤液高效脱氮。厌氧氨氧化反应器内污泥在200天内全部实现颗粒化，颗粒污泥粒径主要集中在0.85～2mm，占比为57％；厌氧氨氧化-碳酸钙颗粒污泥的形成在厌氧氨氧化反应器内极大的保留了生物量的浓度，污泥SS浓度从初始的83g/L提高到第200天的404g/L；VSS浓度从初始的3.5g/L增加到第200天的45g/L。定量PCR结果表明接种污泥中厌氧氨氧化菌的拷贝数仅为2.1×1010拷贝数/gVSS，运行233天后厌氧氨氧化菌的拷贝数达到6.7×1011拷贝数/gVSS，厌氧氨氧化菌数量增加了约32.1倍。培育所得的厌氧氨氧化-碳酸钙颗粒污泥具有极高的沉降速度(105m/h～269m/h)从而避免了生物量的流失。颗粒污泥的形成强化了厌氧氨氧化反应，在进水氮负荷高达36.0g N/L/d的条件下，氮去除稳定在30.7～33.7g N/L/d之间，厌氧氨氧化反应器实现稳定运行。相比于现有技术中的方法，本发明有以下优势：
(1)充分利用渗滤液中含有的碱度和钙离子，并与厌氧氨氧化产碱性环境相结合，实现碳酸钙原位沉淀强化厌氧氨氧化污泥颗粒化。
(2)培育所得的以碳酸钙为内核的厌氧氨氧化颗粒污泥具有极高的生物量浓度、优异的沉降性能，将厌氧氨氧化菌完全保留在厌氧氨氧化反应器内。
(3)渗滤液中所含的高碱度除了沉淀钙离子还可为厌氧氨氧化反应提供所需的无机碳源，无需外加碳源的投入，减少处理成本。
(4)本发明方法简单易行，成本低，综合效益显著，便于在工程上运用。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在厌氧氨氧化反应器中接种厌氧氨氧化絮状污泥，将渗滤液稀释后作为初始进水进入厌氧氨氧化反应器，之后逐步降低渗滤液稀释倍数作为后续进水，最后将未经稀释的渗滤液直接作为进水，以逐步提高厌氧氨氧化反应器中进水的氮浓度和厌氧氨氧化反应器负荷，使得厌氧氨氧化反应器成功启动，其中，S1步骤中，厌氧氨氧化反应器为膨胀颗粒污泥床反应器；
S2：将S1步骤中厌氧氨氧化反应器产生的部分出水通过蠕动泵加压回流，并与S1步骤中的进水混合后，从厌氧氨氧化反应器底部流入厌氧氨氧化反应器，以促进碳酸钙沉淀的形成，进一步促进厌氧氨氧化污泥颗粒化；
S3：厌氧氨氧化反应器内厌氧氨氧化污泥实现颗粒化，所述厌氧氨氧化反应器能够在高负荷下稳定运行；
S2步骤中，厌氧氨氧化反应器出水的回流流量与进水流量之比保持在10-25之间，调控厌氧氨氧化反应器出水的pH至8-9之间；所述渗滤液中的碱度和钙离子原位沉淀作为厌氧氨氧化菌吸附的无机内核，促进厌氧氨氧化污泥颗粒化；
S3步骤中，高负荷不低于30 g N/L/d。
2.根据权利要求1所述的一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法，其特征在于，S2步骤中，加热厌氧氨氧化反应器，使得厌氧氨氧化反应器内的温度保持在30℃至35℃。
3.根据权利要求1所述的一种在处理渗滤液的高负荷厌氧氨氧化反应器中原位形成颗粒污泥的方法，其特征在于，S1步骤中，渗滤液为垃圾焚烧厂渗滤液、垃圾堆肥厂渗滤液、垃圾中转站渗滤液或填埋场渗滤液中的一种或几种的组合。
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN114702130B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0426933A1 (en) * | 1989-09-28 | 1991-05-15 | FOSTER WHEELER ITALIANA S.p.A. | Method and plant for the treatment of leachate from sanitary landfills for municipal solid waste and similar wastes |
| CN104386812A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-04 | 清华大学 | 基于颗粒污泥和生物膜的复合式厌氧氨氧化反应工艺及装置 |
| CN105906062A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-08-31 | 沈阳建筑大学 | 一种控制回流比提高厌氧氨氧化颗粒污泥形成速度的方法 |
| CN112939333A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 上海大学 | 厌氧氨氧化反应器快速启动和快速提高总氮去除负荷的方法 |
-
2022
- 2022-03-17 CN CN202210262285.0A patent/CN114702130B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0426933A1 (en) * | 1989-09-28 | 1991-05-15 | FOSTER WHEELER ITALIANA S.p.A. | Method and plant for the treatment of leachate from sanitary landfills for municipal solid waste and similar wastes |
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