一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)中國(guó)環(huán)境公報(bào)，2013年氨氮排放總量為245.7萬噸，減排壓力仍然很大。氮素污染日益嚴(yán)重，富營(yíng)養(yǎng)化十分嚴(yán)重，逐漸成為限制我國(guó)社會(huì)發(fā)展的瓶頸問題。隨著我國(guó)水體氮素污染問題愈加嚴(yán)重，污水排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，廢水高效脫氮技術(shù)的研宄與應(yīng)用成為水環(huán)境污染控制領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)之一。
[0003]在厭氧環(huán)境下，厭氧氨氧化菌以NH4+作電子供體，以NO 2_或NO 3_作電子受體，將氮元素(nh4+、no21no3_)轉(zhuǎn)化為N2的生物過程即厭氧氨氧化。該技術(shù)無需外加碳源，不需外加堿度，不需供氧即可實(shí)現(xiàn)脫氮，運(yùn)行成本低。
[0004]厭氧氨氧化菌屬自養(yǎng)菌，CO2是其生長(zhǎng)的唯一碳源，因此生長(zhǎng)十分緩慢。顆粒污泥的形成是UASB( “Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket”的英文縮寫，升流式厭氧污泥床反應(yīng)器)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。且該工藝要求絕對(duì)厭氧的環(huán)境，運(yùn)行條件苛刻，這嚴(yán)重制約了厭氧氨氧化工藝的推廣應(yīng)用。本發(fā)明提出一種不需除氧即可快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法，為該工藝的工程化推廣應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，解決了現(xiàn)有工藝要求絕對(duì)厭氧環(huán)境，運(yùn)行條件苛刻，這嚴(yán)重制約了厭氧氨氧化工藝的推廣應(yīng)用的冋題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行:
[0007]步驟1:準(zhǔn)備UASB反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥總共占有UASB反應(yīng)器有效容積的30%，其中已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥重量為厭氧顆粒污泥的4% ;
[0008]步驟2:在UASB反應(yīng)器中加入準(zhǔn)備好的厭氧顆粒污泥，進(jìn)水為含氮廢水，然后將進(jìn)水泵入水浴加熱的UASB反應(yīng)器內(nèi)，水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為12h ；
[0009]步驟3:運(yùn)行2d后，通過進(jìn)水泵將準(zhǔn)備好的已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，每隔5d對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行攪動(dòng)一次，攪動(dòng)持續(xù)時(shí)間為0.5h，攪動(dòng)時(shí)的水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為4h，以通過高速水力沖擊，防止污泥板結(jié)而出現(xiàn)污水短流，通過進(jìn)水的自然水力攪拌及菌群之間的結(jié)構(gòu)重組達(dá)到混合目的，反應(yīng)70d后完成整個(gè)過程。
[0010]進(jìn)一步，所述進(jìn)水不進(jìn)行除氧處理，直接進(jìn)入反應(yīng)器。
[0011]進(jìn)一步，所述進(jìn)水pH在7.5?8.0之間。
[0012]進(jìn)一步，所述UASB反應(yīng)器加熱溫度為35 ± I °C。
[0013]進(jìn)一步，所述進(jìn)水N02_-N/NH4+-N比例為I，Ν02_-Ν和NH4+-N的濃度均為70mg/L，其中，NaHCO3為 167mg/L，KH2PO4為 27.2mg/L，EDTA 為 5g/L，F(xiàn)eSO 4.7Η20 為 2.5g/L，ZnSO4.7Η20為 0.43g/L，CuSO4.5H20 為 0.25g/L，NiSO4.6H20 為 0.105g/L，CoCl2.6H20 為 0.12g/L，(NH4)6Mo7O24.4H20 為 0.lg/Lo
[0014]本發(fā)明的有益效果是不需除氧即可快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)器。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明厭氧氨氧化反應(yīng)過程脫氮性能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行:
[0018]步驟1:準(zhǔn)備UASB反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥總共占有UASB反應(yīng)器有效容積的30%，其中已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥重量為厭氧顆粒污泥的4% ;
[0019]步驟2:在UASB反應(yīng)器中加入準(zhǔn)備好的厭氧顆粒污泥，進(jìn)水為含氮廢水，進(jìn)水調(diào)節(jié)pH在7.5?8.0之間，然后將進(jìn)水泵入水浴加熱的UASB反應(yīng)器內(nèi)，UASB反應(yīng)器加熱溫度為35±1°C，水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為12h。UASB反應(yīng)器在低負(fù)荷條件下啟動(dòng)。
[0020]首先接種厭氧顆粒污泥，并用模擬含氮廢水的培養(yǎng)基質(zhì)運(yùn)行，是為了排出厭氧顆粒污泥原有殘留的污水，防止對(duì)后續(xù)厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)產(chǎn)生不良影響。
[0021]步驟3:運(yùn)行2d(天)后，通過進(jìn)水泵將準(zhǔn)備好的已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，每隔5d對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行攪動(dòng)一次，攪動(dòng)持續(xù)時(shí)間為0.5h，攪動(dòng)時(shí)的水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為4h，以通過高速水力沖擊，防止污泥板結(jié)而出現(xiàn)污水短流，反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥混培物具有一定活性后可減少攪動(dòng)頻率直至取消，通過進(jìn)水的自然水力攪拌及菌群之間的結(jié)構(gòu)重組達(dá)到混合目的，反應(yīng)70d后完成整個(gè)過程。最終培養(yǎng)出淺紅色的具有高效厭氧氨氧化活性的顆粒污泥。
[0022]培養(yǎng)期間，可對(duì)進(jìn)出水的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、pH進(jìn)行測(cè)定，以掌握厭氧氨氧化啟動(dòng)的進(jìn)程，利用UASB反應(yīng)器馴化富集厭氧氨氧化活性的顆粒污泥。
[0023]本發(fā)明的進(jìn)水為含氮廢水，水質(zhì)如下所示:進(jìn)水N02_-N/NH4+-N比例約為1，且二者濃度均為 70mg/L 左右，NaHCO3約 167mg/L，其中，KH 2P04約 27.2mg/L，EDTA 約 5g/L，F(xiàn)eSO4.7H20 約 2.5g/L，ZnSO4.7H20 約 0.43g/L，CuSO4.5H20 約 0.25g/L，NiSO4.6Η20 約
0.105g/L，CoCl2.6H20 約 0.12g/L，(NH4)6Mo7O24.4H20 約 0.lg/L。
[0024]本發(fā)明所述的反應(yīng)器為UASB反應(yīng)器，但同樣適合于其他類型的高效厭氧反應(yīng)器。本發(fā)明在UASB反應(yīng)器中接種厭氧產(chǎn)甲烷顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，并且不對(duì)進(jìn)水進(jìn)行除溶解氧的條件下，經(jīng)過70天的啟動(dòng)運(yùn)行，成功培養(yǎng)出淺紅色的具有高效厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，有效縮短厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，且具有高效脫氮性能(見圖1)。本方法通過合理的參數(shù)控制，低負(fù)荷下啟動(dòng)反應(yīng)器，可以加快污泥顆?；^程和厭氧氨氧化菌的富集，使反應(yīng)器快速啟動(dòng)成功，且能達(dá)到較高的運(yùn)行負(fù)荷。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:利用微生物種群結(jié)構(gòu)的自我調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了菌群之間的自我分配，在UASB下層形成了為厭氧氨氧化菌解除氧抑制的硝化菌，實(shí)現(xiàn)了不除氧也能成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器。以啟動(dòng)過程中失活的厭氧顆粒污泥為支撐骨架，有利于厭氧氨氧化菌在接種顆粒污泥表面或破碎的顆粒基礎(chǔ)上通過胞外聚合物(EPSS)結(jié)合模型簇集生長(zhǎng)或吸附生成新的顆粒，從而實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌的有效截留且污泥的抗沖擊能力也增強(qiáng)，因此反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間大大地縮短。
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0027]實(shí)施例1:將福建省某煙草廢水處理工藝的IC反應(yīng)塔內(nèi)厭氧顆粒污泥和已初步具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥(污泥顏色呈淺紅色，TN容積去除負(fù)荷為0.24kgN/ (m3.d)，總氮去除率達(dá)80 %以上)，接種污泥量分別為5L和0.2L,總接種污泥約為UASB反應(yīng)器有效容積的30%。UASB反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，內(nèi)徑14cm，柱高120cm，有效容積為17L。將反應(yīng)器外部包裹鋁箔膠帶以避光和保溫，通過水浴加熱控制UASB反應(yīng)器內(nèi)溫度35°C ο進(jìn)水經(jīng)蠕動(dòng)泵進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)均勻布水后由下往上流，反應(yīng)結(jié)束后由三相分離器對(duì)氣固液進(jìn)行分離。所述進(jìn)水N02_-N/NH4+-N比例為I，Ν02_-Ν和NH/-N的濃度均為70mg/L，其中，NaHCO^167mg/L，KH2PO4為 27.2mg/L，EDTA 為 5g/L，F(xiàn)eSO 4.7H20 為 2.5g/L，ZnSO4.7H20 為 0.43g/L，CuSO4.5Η20 為 0.25g/L,NiSO4.6Η20 為 0.105g/L,CoCl2.6Η20 為 0.12g/L，(NH4)6Mo7O24.4Η20為0.lg/L。進(jìn)水pH為7.5-8.0，未對(duì)進(jìn)水進(jìn)行除氧。穩(wěn)定運(yùn)行70d以后，出水中的NH4+_N和Ν02_-Ν均處于較低水平，分別為8mg/L和lmg/L左右。NH4+_N和Ν02__Ν去除率最終達(dá)到85%和95%以上，TN容積負(fù)荷去除速率為0.30kg/(m3.d)，顆粒污泥由污泥顏色由黑色變化為淺紅色，對(duì)新形成的厭氨氧化混培物顆粒污泥進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)主要以球菌族為主，經(jīng)鑒定厭氧氨氧化菌為Candidatus Brocadia，說明厭氧氨氧化反應(yīng)器在未對(duì)進(jìn)水進(jìn)行除氧的條件下器啟動(dòng)成功。且在進(jìn)水水力負(fù)荷不變的情況下將進(jìn)水中的氨氮和亞硝酸鹽氮均上升至300mg/L，系統(tǒng)中的微生物仍保持優(yōu)良的活性，說明本培養(yǎng)啟動(dòng)成功的厭氧氨氧化顆粒污泥具有良好的空間布局，其抗氮素沖擊的穩(wěn)定性較好。
[0028]以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施方式所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行: 步驟1:準(zhǔn)備UASB反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥，厭氧顆粒污泥和已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥總共占有UASB反應(yīng)器有效容積的30%，其中已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥重量為厭氧顆粒污泥的4% ; 步驟2:在UASB反應(yīng)器中加入準(zhǔn)備好的厭氧顆粒污泥，進(jìn)水為含氮廢水，不對(duì)進(jìn)水進(jìn)行除氧處理，然后將進(jìn)水泵入水浴加熱的UASB反應(yīng)器內(nèi)，水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為12h ； 步驟3:運(yùn)行2d后，通過進(jìn)水泵將準(zhǔn)備好的已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，每隔5d對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行攪動(dòng)一次，攪動(dòng)持續(xù)時(shí)間為0.5h，攪動(dòng)時(shí)的水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為4h，以通過高速水力沖擊，防止污泥板結(jié)而出現(xiàn)污水短流，通過進(jìn)水的自然水力攪拌及菌群之間的結(jié)構(gòu)重組達(dá)到混合目的，反應(yīng)70d后完成整個(gè)過程。
2.按照權(quán)利要求1所述一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于:所述進(jìn)水不進(jìn)行除氧處理，直接進(jìn)入反應(yīng)器。
3.按照權(quán)利要求1所述一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于:所述進(jìn)水pH在7.5?8.0之間。
4.按照權(quán)利要求1所述一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于:所述UASB反應(yīng)器加熱溫度為35± 1°C。
5.按照權(quán)利要求1所述一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于:所述進(jìn)水N02_-N/NH4+-N比例為1，Ν02_-Ν和NH/-N的濃度均為70mg/L，其中，NaHCO^167mg/L，KH2PO4為 27.2mg/L，EDTA 為 5g/L，F(xiàn)eSO 4.7H20 為 2.5g/L，ZnSO4.7H20 為 0.43g/L，CuSO4.5Η20 為 0.25g/L,NiSO4.6Η20 為 0.105g/L,CoCl2.6Η20 為 0.12g/L，(NH4)6Mo7O24.4Η20為 0.lg/Lo
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不除氧快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)的方法，在UASB反應(yīng)器中加入準(zhǔn)備好的厭氧顆粒污泥，進(jìn)水為含氮廢水，然后將進(jìn)水泵入水浴加熱的UASB反應(yīng)器內(nèi)，水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為12h；2d后，將已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，每隔5d對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行攪動(dòng)一次，攪動(dòng)持續(xù)時(shí)間為0.5h，攪動(dòng)時(shí)的水力停留時(shí)間HRT設(shè)定為4h，反應(yīng)70d后完成整個(gè)過程。其中已具有厭氧氨氧化活性的顆粒污泥重量為厭氧顆粒污泥的4％。本發(fā)明的有益效果是不需除氧即可快速啟動(dòng)高效厭氧氨氧化反應(yīng)器。
【IPC分類】C02F3-28
【公開號(hào)】CN104609546
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510038198
【發(fā)明人】陳益明, 邱凌峰, 張健, 吳煌州
【申請(qǐng)人】福建省環(huán)境科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日