CN114735811A - 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法 - Google Patents

一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114735811A
CN114735811A CN202210297622.XA CN202210297622A CN114735811A CN 114735811 A CN114735811 A CN 114735811A CN 202210297622 A CN202210297622 A CN 202210297622A CN 114735811 A CN114735811 A CN 114735811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sludge
aob
short
culture
accumulation rate
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
CN202210297622.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114735811B (zh
Inventor
杨宏
王泊含
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 CN202210297622.XA priority Critical patent/CN114735811B/zh
Publication of CN114735811A publication Critical patent/CN114735811A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114735811B publication Critical patent/CN114735811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法，属于水处理领域。采用污水处理厂的活性污泥为种源，保持了原有短程硝化(AOB)菌群的结构特征，采用静置24h的FA抑制启动方法，帮助AOB菌群建立优势地位，并在高溶解氧(DO)的运行条件下，利用高FNA抑制了亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长，维持高积累率，再通过规律排泥，进而在保持系统高氨氧化速率的前提下，规律性排泥淘汰NOB，使AOB快速富集，实现高积累率短程硝化活性污泥的培养。

Description

一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法
技术领域
本发明属于水处理领域，特别涉及培养高积累率短程硝化活性污泥，该技术旨在培养的短程硝化活性污泥保持较高且稳定的亚硝酸盐氮积累率，该污泥的培养对包埋固定化生物填料制作及污水厂短程硝化性能的提高具有广泛的应用前景。
背景技术
随着我国工业化水平的不断提高，工业污水中氨氮污染物的高效稳定去除成为水处理领域关注的热点。在污水处理中，传统的脱氮工艺必须经过完整的硝化和反硝化才能把水中的氮去除，即水体中的氨氮氧化为亚硝酸盐，亚硝酸盐氧化为硝酸盐，最终硝酸盐在反硝化细菌作用下被还原成氮气。但随着生物研究的深入，出现了很多基于短程硝化的新型除氮工艺。短程硝化是指在氨氧化细菌(AOB)的作用下将氨氮氧化成亚硝酸盐之后，不再进行后续的硝化，以NO2-作为后续脱氮过程的电子受体。与传统的生物硝化相比，短程硝化能够达到节省能源、减少曝气量和碳源消耗的目的，极大提高氨氮污水处理水平，而这一过程的实现有赖于氨氧化细菌(AOB)。现有短程硝化研究中，大多以高效能AOB单菌为核心,以筛选、培养、富集和投加的技术路线进行系统实验。这种技术路线存在一定的问题：菌种单一对环境的适应性差，即单一菌种AOB在污水成分复杂且杂细菌数量多的处理系统中，很难保持菌种的长效优势。
目前，传统的AOB驯化培养和快速富集的方式是小规模培养、并且通过控制亚硝酸盐氮(FNA)维持在高表达程度上，溶解氧(DO)维持在低氧程度上，利用在低溶解氧(小于0.5mg/L)供给条件下AOB对DO的竞争能力高于NOB的原理，使得亚硝酸盐得以稳定的高积累，达到高亚硝酸盐氮积累率的目的。但是，此类培养方式的时间周期长，系统氨氧化速率受低溶解氧抑制，反应效率低，细菌产量小，于实际大规模的生产而言，这并不能理想地应用。
发明内容
本发明的目的在于开发出一种高积累率短程硝化活性污泥培养的技术方法，采用工业级反应器，通过静置24h的FA抑制的启动方法抑制NOB在培养初期的生长，为AOB建立菌群优势打下基础；通过高DO提供实现异养菌的大量消耗和实现高氨氧化速率的保持；通过定期对亚硝酸盐氮(FNA)的控制，控制NOB的增值，维持AOB的菌群优势；通过定期排泥方式有效淘汰系统中的NOB。通过上述方法在短时间内能够实现高积累率短程硝化活性污泥的培养。
本发明采用活性污泥为种源保持了原有AOB菌群的结构特征，采用高DO方法，保持了较高的氨氧化效率，在高DO的条件下，利用高FNA抑制了NOB的生长，通过规律排泥，在保持系统活性在高速率的条件下,实现淘汰NOB。
上述高积累率短程硝化活性污泥培养方法包含以下步骤：
(1)以污水厂回流污泥作为菌种来源，利用工业级反应器培养，进行24h的FA抑制，使得NOB的生长受到抑制甚至死亡，因而帮助AOB建立了菌群的优势地位；以取样口出水澄清液的亚硝态氮和硝态氮的浓度变化比，即亚硝酸盐氮积累率，来检测启动方法的有效性；在此过程中，启动前污泥里的NOB活性还比较高，在抑制后活性恢复需要一段时间，随着反应器运行，未受抑制的AOB快速增殖，在培养初期亚硝酸盐氮出现快速增长；当NOB活性恢复后，出水上清液测定的亚硝酸盐氮积累率趋于稳定，维持在89％，此过程反映出AOB已经快速建立了优势地位；
(2)将步骤(1)的污泥进行AOB的无机培养,进水成分包括NH4Cl为氮源和KH2PO4为磷源的基础液和微量元素培养液，基础液投加量取决于短程硝化污泥培养体系中氨氮浓度的变化，基础液以50mg·L-1为单位浓度，其组成成分质量浓度如下：NH4Cl 156.5mg·L-1、KH2PO4 31.30mg·L-1、CaCl2 10mg·L-1、MgSO4·7H2O 10mg·L-1；每升短程硝化污泥培养体系中加入1.0mL微量元素培养液，其组成成分为：ZnSO4·7H2O 0.12mg·L-1、Na2MoO4·2H2O0.12mg·L-1、CoCl2·6H2O 0.15mg·L-1、FeCl3·6H2O 1.50mg·L-1、CuSO4·5H2O 0.03mg·L-1、NiCl2·6H2O 0.12mg·L-1、Mn2SO4·H2O 0.12mg·L-1；
采用高溶解氧运行的方式，通过控制反应器内pH在8.00±0.10,温度为25℃，DO为1.5±0.10mg/L，不断调节进水浓度，使底物氨氮浓度控制在30±5.0mg/L，为AOB的增长提供最佳条件；在培养初期，短程硝化污泥浓度低，不能形成FNA抑制，只能让短程硝化污泥短时间内进入到对数增长期，扩大菌群优势，污泥浓度增速从5％提高到10％，亚硝酸盐氮积累率提高至91％左右，短程硝化污泥进入富集阶段。
(3)在步骤(2)的基础上，控制其他条件不变，通过定期洗泥控制反应器内FNA值仅对NOB产生抑制，稳定并扩大AOB的菌群优势，并且期间定期不间断排泥，使系统中短程硝化污泥量仍然持续增长。随着系统氨氧化能力的不断提高，系统的比氨氧化速率达到20.00mg·g-1·h-1，甚至以上，并且亚硝酸盐氮积累率保持在95％。排泥次数不断增加，使NOB逐渐从系统中淘洗出去，实现高积累率短程硝化污泥的培养。
本发明的有益效果
(1)通过培养启动时，静置24h的FA抑制，使得NOB的生长受到抑制甚至死亡，因而帮助AOB建立了菌群的优势地位；
(2)进入培养初期，控制DO在较高水平，保持适宜的pH、温度和底物浓度，让AOB快速富集，进而来实现短程硝化活性污泥的高积累率；
(3)在亚硝酸盐有一定的积累后，通过pH以及系统亚硝酸盐氮的含量，利用FNA实现对NOB生长的控制。此时，高DO的设置使AOB的氨氧化速率持续增高，使得短程硝化活性污泥的亚硝酸盐积累率得以稳定而高效持久地表达。
(4)通过定期排泥方式使NOB从系统中淘洗出去，获得相对较“纯”的AOB，在任何系统中，都能维持相应的稳定度；
(5)以污水处理厂硝化活性污泥为种源，进行筛选富集，得到了保持原有AOB菌群组成特性的短程硝化污泥；
(6)由于短程硝化污泥对高氨氮废水具有较高的生态稳定性，相较于传统全程硝化工艺而言，省去了后续硝化，直接进行反硝化，并且拥有相对稳定的高积累率系统和高氨氧化速率，能够大幅度简化处理工艺和运行成本。
附图说明
图1为高积累率短程硝化活性污泥培养装置图；
1螺杆泵；2储气罐；3搅拌电机；4反应器；5曝气环；6溶解氧探头；7pH探头；8温度探头；9PCL自控柜；10DO变送器；11pH变送器；12温度变送器；13加碱计量泵；14碱箱；15加药计量泵；16药箱；17进气管；18进碱进药管；19进药管；20进碱管；21进排水口；22排泥口。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本培养方式经过实验，装置见图1，效果显著，具体操作如下：
(1)利用工业级反应器培养，进行24h的FA抑制，在启动后培养的前三天，污泥的亚硝酸盐氮积累率为82％上升到91％，污泥浓度(MLSS)从1205mg/L上升到2457mg/L，比氨氧化速率从5.30mg·g-1·h-1提高到7.5mg·g-1·h-1，表观条件表明，NOB的生长受到抑制，AOB的菌群优势地位建立。
(2)在步骤(1)的基础上，采用高溶解氧运行的方式，通过控制反应器内pH在8.00±0.10,温度为25℃，DO为1.5±0.10mg/L，不断调节进水浓度，使底物氨氮浓度控制在30±5.0mg/L，为AOB的增长提供最佳条件。反应器的氨氧化速率从20.25mg·L-1·h-1呈对数增加至140.13mg·L-1·h-1，污泥浓度从2457mg/L增加到7000mg/L，亚硝酸盐氮积累率保持在91％左右，表明进入到了短程硝化污泥的快速富集阶段。
进水成分包括NH4Cl为氮源和KH2PO4为磷源的基础液和微量元素培养液，基础液投加量取决于短程硝化污泥培养体系中氨氮浓度的变化，基础液以50mg·L-1为单位浓度其组成成分质量浓度如下：NH4Cl 156.5mg·L-1、KH2PO4 31.30mg·L-1、CaCl2 10mg·L-1、MgSO4·7H2O 10mg·L-1。每升短程硝化污泥培养体系中加入1.0mL微量元素培养液，其组成成分为：ZnSO4·7H2O 0.12mg·L-1、Na2MoO4·2H2O 0.12mg·L-1、CoCl2·6H2O 0.15mg·L-1、FeCl3·6H2O 1.50mg·L-1、CuSO4·5H2O 0.03mg·L-1、NiCl2·6H2O 0.12mg·L-1、Mn2SO4·H2O0.12mg·L-1。
(3)在步骤(2)的基础上，控制其他条件不变，通过定期洗泥让反应器内FNA保持0.1mg·L-1到1.0mg·L-1之间，对NOB保持抑制，防止对AOB产生抑制，并且期间定期不间断排泥，使系统中短程硝化污泥量仍然持续增长。此时亚硝酸盐积累率提升至94％并长期维持，比氨氧化速率提高到20.30mg·g-1·h-1，说明污泥内AOB的活性不断增强且所占比例不断加大。

Claims (1)

1.一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以污水厂回流污泥作为菌种来源，利用工业级反应器培养，进行24h的FA抑制，使得NOB的生长受到抑制甚至死亡，因而帮助AOB建立了菌群的优势地位；以取样口出水澄清液的亚硝态氮和硝态氮的浓度变化比，即亚硝酸盐氮积累率，来检测启动方法的有效性；在此过程中，启动前污泥里的NOB活性还比较高，在抑制后活性恢复需要一段时间，随着反应器运行，未受抑制的AOB快速增殖，在培养初期亚硝酸盐氮出现快速增长；当NOB活性恢复后，出水上清液测定的亚硝酸盐氮积累率趋于稳定，维持在89％，此过程反映出AOB已经快速建立了优势地位；
(2)将步骤(1)的污泥进行AOB的无机培养,进水成分包括NH4Cl为氮源和KH2PO4为磷源的基础液和微量元素培养液，基础液投加量取决于短程硝化污泥培养体系中氨氮浓度的变化，基础液以50mg·L-1为单位浓度，其组成成分质量浓度如下：NH4Cl 156.5mg·L-1、KH2PO431.30mg·L-1、CaCl2 10mg·L-1、MgSO4·7H2O 10mg·L-1；每升短程硝化污泥培养体系中加入1.0mL微量元素培养液，其组成成分为：ZnSO4·7H2O 0.12mg·L-1、Na2MoO4·2H2O0.12mg·L-1、CoCl2·6H2O 0.15mg·L-1、FeCl3·6H2O 1.50mg·L-1、CuSO4·5H2O 0.03mg·L-1、NiCl2·6H2O 0.12mg·L-1、Mn2SO4·H2O 0.12mg·L-1；
采用高溶解氧运行的方式，通过控制反应器内pH在8.00±0.10,温度为25℃，DO为1.5±0.10mg/L，不断调节进水浓度，使底物氨氮浓度控制在30±5.0mg/L，为AOB的增长提供最佳条件；在培养初期，短程硝化污泥浓度低，不能形成FNA抑制，只能让短程硝化污泥短时间内进入到对数增长期，扩大菌群优势，污泥浓度增速从5％提高到10％，亚硝酸盐氮积累率提高至91％，短程硝化污泥进入富集阶段；
(3)在步骤(2)的基础上，控制其他条件不变，通过定期洗泥控制反应器内FNA值仅对NOB产生抑制，稳定并扩大AOB的菌群优势，并且期间定期不间断排泥，使系统中短程硝化污泥量仍然持续增长；随着系统氨氧化能力的不断提高，系统的比氨氧化速率达到20.00mg·g-1·h-1，甚至以上，并且亚硝酸盐氮积累率保持在95％。排泥次数不断增加，使NOB逐渐从系统中淘洗出去，实现高积累率短程硝化污泥的培养。
CN202210297622.XA 2022-03-23 2022-03-23 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法 Active CN114735811B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210297622.XA CN114735811B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210297622.XA CN114735811B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114735811A true CN114735811A (zh) 2022-07-12
CN114735811B CN114735811B (zh) 2023-01-20

Family

ID=82277583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210297622.XA Active CN114735811B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114735811B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116835769A (zh) * 2023-09-01 2023-10-03 河北协同水处理技术有限公司 基于焦化废水短程硝化快速启动和强化稳定运行的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140069864A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Hampton Roads Sanitation District Method and apparatus for nitrogen removal in wastewater treatment
CN103739060A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 兰州交通大学 游离氨与游离亚硝酸协同抑制硝化菌活性实现短程硝化的装置与方法
CN105481087A (zh) * 2016-01-07 2016-04-13 河南师范大学 一种短程硝化系统快速启动方法
CN106350471A (zh) * 2016-11-28 2017-01-25 北京工业大学 定向快速筛选富集广谱性硝化细菌的方法
CN106517539A (zh) * 2016-11-28 2017-03-22 北京工业大学 定向快速筛选富集广谱性氨氧化细菌的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140069864A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Hampton Roads Sanitation District Method and apparatus for nitrogen removal in wastewater treatment
CN103739060A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 兰州交通大学 游离氨与游离亚硝酸协同抑制硝化菌活性实现短程硝化的装置与方法
CN105481087A (zh) * 2016-01-07 2016-04-13 河南师范大学 一种短程硝化系统快速启动方法
CN106350471A (zh) * 2016-11-28 2017-01-25 北京工业大学 定向快速筛选富集广谱性硝化细菌的方法
CN106517539A (zh) * 2016-11-28 2017-03-22 北京工业大学 定向快速筛选富集广谱性氨氧化细菌的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116835769A (zh) * 2023-09-01 2023-10-03 河北协同水处理技术有限公司 基于焦化废水短程硝化快速启动和强化稳定运行的方法
CN116835769B (zh) * 2023-09-01 2023-11-14 河北协同水处理技术有限公司 基于焦化废水短程硝化快速启动和强化稳定运行的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114735811B (zh) 2023-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112158952B (zh) 连续流aoa短程硝化与厌氧氨氧化耦合污泥发酵反硝化处理低碳氮比废水的装置与方法
CN102674539A (zh) 一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统及方法
CN111422993B (zh) 一种利用异养反硝化颗粒污泥快速启动自养型氨氧化的方法
CN105621611A (zh) 一种含氨废水短程硝化反硝化的快速启动方法
CN113149213A (zh) 一种快速培养好氧颗粒污泥及处理低碳比城市污水的装置及方法
CN114735811B (zh) 一种高积累率短程硝化活性污泥的培养方法
CN214880538U (zh) 一种快速培养好氧颗粒污泥及处理低碳比城市污水的装置
CN106904732A (zh) 一种膜生物反应器快速启动短程硝化的方法
CN108383239B (zh) 间歇曝气模式下短程硝化厌氧氨氧化同时除磷的一体化生物处理工艺
Ma et al. Enrichment of anammox biomass during mainstream wastewater treatment driven by achievement of partial denitrification through the addition of bio-carriers
CN112250179B (zh) 通过污泥发酵物在污水处理连续流工艺中实现短程硝化耦合厌氧氨氧化反硝化的装置与方法
CN113480001A (zh) 一种以颗粒有机物为碳源实现氮素去除的两段式水解酸化短程反硝化厌氧氨氧化工艺
CN112811582A (zh) 一种投加联氨促进短程硝化的亚硝化sbr装置及改良工艺
CN109879428B (zh) 一种利用延时厌氧/低碳缺氧sbr实现城市污水短程反硝化过程的方法
CN110776101A (zh) 利用部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理城市污水的装置及所用方法
CN115974288A (zh) 一种利用电场耦合磁场强化硝酸盐异化还原为铵过程的方法
CN116376798A (zh) 一种将剩余浓缩污泥驯化为Feammox菌群的方法
CN114230006A (zh) 一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法
CN114180786A (zh) 利用污泥发酵液为碳源实现短程反硝化与厌氧氨氧化菌原位富集的装置和方法
CN113697952A (zh) 一种在低温下启动与稳定运行城市污水颗粒污泥短程硝化的装置和方法
CN103011409B (zh) 一种利用间歇曝气实现生活污水sbr亚硝化稳定运行的方法
CN111286467A (zh) 一种基于反应速率调节流加速率的厌氧氨氧化菌富集方法
CN116102163B (zh) 一种在短程反硝化颗粒中富集厌氧氨氧化菌强化生活污水脱氮的装置与方法
CN112573647B (zh) 一种培养降解吡啶同步短程硝化脱氮好氧颗粒污泥的方法
CN116143284B (zh) 通过混合污泥发酵物在连续流aoa工艺中实现双短程耦合厌氧氨氧化反硝化的装置与方法

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