專利名稱：厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域；具體涉及厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
厭氧氨氧化(Anammox)菌ΑΝΑΜΜ0Χ菌利用亞硝酸鹽作為電子受體氧化氨氮,利用無機(jī)碳作為碳源，無需有機(jī)物作為碳源，從而實現(xiàn)自養(yǎng)生物脫氮的目的。可節(jié)省60%的曝氣量，100%的有機(jī)碳源，從而可以充分利用水中的有機(jī)物去產(chǎn)生能源物質(zhì)一甲烷。同時，厭氧氨氧化菌生長緩慢，世代時間在11天左右，對環(huán)境極其敏感，因此現(xiàn)有厭氧氨氧化反應(yīng)器普遍存在啟動時間長、運行條件控制難、處理效率差、氮負(fù)荷低等問題。顆粒污泥是菌體自凝形成具有良好沉降性能的顆粒狀微生物聚集體，是實現(xiàn)反應(yīng)器高效運行的前提和保障。因此如何快速培養(yǎng)高效厭氧氨氧化顆粒污泥具有重要的現(xiàn)實意義
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決高效厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)困難、培養(yǎng)時間長的技術(shù)問題；而提供了厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法。本發(fā)明中厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法是按下述步驟進(jìn)行的步驟一、將好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥同時接種于EGSB反應(yīng)器內(nèi)，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥體積之和占反應(yīng)器總體積的28°/Γ35%，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥的體積比為1: (2. O 2. 3);步驟二、將溶解氧濃度為O O. 8mg/L、pH值為7. 5 8. 3的含氮模擬廢水以3. Om/h的上升流速通入EGSB反應(yīng)器內(nèi)，在30 35°C下運行，控制HRT為12h ;檢測EGSB反應(yīng)器進(jìn)水及出水的氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度，保持水力停留時間為12h，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐漸提高含氮模擬廢水中氨氮的濃度，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至含氮模擬廢水中亞硝酸鹽氮的濃度提高到200mg/L以上且水處理反應(yīng)所去除亞硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為1. 3(Tl. 32、所生成硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為O. 25、. 27，啟動完成；步驟三、啟動完成后在保持EGSB反應(yīng)器內(nèi)氨氮和亞硝酸鹽氮的進(jìn)水濃度穩(wěn)定，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐步縮短水力停留時間，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至水力停留時間縮短為2. 6小時；即完成了厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)。厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑分布為O.1 1. 59mm,平均粒徑為O. 56mm,比重均大于
Io本發(fā)明接種污泥采用混合污泥，好氧顆粒污泥豐富了反應(yīng)器內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu)，對厭氧氨氧化菌造成了一定的生存壓力，加快了厭氧氨氧化菌的富集生長，同時好氧顆粒污泥在反應(yīng)器內(nèi)隨著水流的不斷翻滾有利于厭氧氨氧化顆粒污泥的形成。而相同條件下，只接種含有厭氧氨氧化菌活性污泥的反應(yīng)器，啟動并穩(wěn)定運行115天，仍無明顯厭氧氨氧化顆粒污泥的形成。本發(fā)明方法通過有效控制進(jìn)水溶解氧，并采取模擬廢水進(jìn)水氨氮與亞硝酸鹽氮濃度升高，隨后逐漸縮短水力停留時間(Hydraulic Retention Time,HRT)的方式提高膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(Expanded Granular Sludge Bed, EGSB)的運行總氮負(fù)荷,有利于厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)和對氮的去除速率不斷提高。本發(fā)明方法20天左右成功啟動反應(yīng)器，80天左右獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。反應(yīng)器運行第89d左右，厭氧氨氧化顆粒污泥對總氮負(fù)荷去除率達(dá)到4. 758kgN/m3 · d左右。


圖1是具體實施方式
九對氨氮的去除效果圖；圖2是具體實施方式
九對亞硝酸鹽氮的去除效果圖；圖3是具體實施方式
九對進(jìn)水總氮的去除效果圖；圖4是具體實施方式
九厭氧氨氧化顆粒污泥SEM圖片(80d);圖5是具體實施方式
九厭氧氨氧化顆粒污泥粒徑分布(80d)。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式中厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法是按下述步驟進(jìn)行的步驟一、將好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥同時接種于EGSB反應(yīng)器內(nèi)，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥體積之和占反應(yīng)器總體積的28°/Γ35%，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥的體積比為1: (2. O 2. 3);步驟二、將溶解氧 濃度為O O. 8mg/L、pH值為7. 5 8. 3的含氮模擬廢水以3. Om/h的上升流速通入EGSB反應(yīng)器內(nèi)，在30 35°C下運行，控制HRT為12h ;檢測EGSB反應(yīng)器進(jìn)水及出水的氨氮的濃度，保持水力停留時間為12h，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐漸提高含氮模擬廢水中氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至含氮模擬廢水中亞硝酸鹽氮的濃度提高到200mg/L以上且水處理反應(yīng)所去除亞硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為1. 3(Tl. 32、所生成硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為O. 25、. 27，啟動完成；步驟三、啟動完成后在保持EGSB反應(yīng)器內(nèi)氨氮和亞硝酸鹽氮進(jìn)水濃度穩(wěn)定，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐步縮短水力停留時間，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至水力停留時間縮短為2. 6小時；即完成了厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)。本實施方式方法20天左右成功啟動反應(yīng)器，80天左右獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。反應(yīng)器運行第89d左右，厭氧氨氧化顆粒污泥對總氮負(fù)荷去除率達(dá)到4. 758kgN/m3 ·(!左右。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述含氮模擬廢水中 KHCO3 的濃度為 1000mg/L、KH2PO4 的濃度為 50mg/L、MgSO4 · 7H20 的濃度為 200mg/L、CaCl2 ·2Η20 的濃度為 151mg/L、ZnS04 ·7Η20 的濃度為 430mg/L、CoCl2 ·6Η20 的濃度為 240mg/L、CuSO4 · 5H20 的濃度為 250mg/L、H3BO4 的濃度為 14mg/L、MnCl2 · 4H20 的濃度為 990mg/L、NaSeO4 · IOH2O 的濃度為 210mg/L、NiCl · 6H20 的濃度為 190mg/L、NaMoO4 · 2H20 的濃度為220 mg/L、維生素B6鹽酸鹽的濃度為10mg/L、維生素BI鹽酸鹽的濃度為5mg/L、維生素B2的濃度為5mg/L、煙酸的濃度為5mg/L、泛酸的濃度為5mg/L、對氨基苯甲酸的濃度為5mg/L、硫辛酸的濃度為5mg/L、維生素H的濃度為2mg/L、葉酸的濃度為2mg/L、維生素B12的濃度為O.1 mg/L，含氮模擬廢水氨氮以NH4Cl的形式添加、亞硝酸鹽氮以NaNO2的形式添加。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
二不同的是步驟一所述含氮模擬廢水中NH4Cl的初始濃度為19. 5 23. 6mg/L、NaNO2的初始濃度為31. 3 32. 4mg/L。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟三中逐步增大回流比，提高反應(yīng)器內(nèi)上升流速，最終反應(yīng)器內(nèi)上升流速提高至9. Om/h。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中EGSB反應(yīng)器內(nèi)污泥分層，或底部污泥濃度明顯大于上部污泥濃度，則增大回流比，提高反應(yīng)器內(nèi)上升流速，上升流速提高為15. O m/h、上升流速提高時間為3 5min。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中每12小時調(diào)整回流比I次，控制反應(yīng)器上升流速15m/h，調(diào)整時間為3 5min。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至五之一相同。本實施方式通過增加上升流速來進(jìn)行水力擾動，對EGSB反應(yīng)器進(jìn)行水力擾動，有利于厭氧氨氧化菌對基質(zhì)底物的充分接觸，加快厭氧氨氧化菌的富集培養(yǎng)，同時流速的突然增大，利于厭氧氨氧化菌體自凝，加快厭氧氨氧化顆粒污泥的形成；使其在短期內(nèi)達(dá)到高效的總氮去除速率，并穩(wěn)定運行。
具體實施方式
七本實施方式中厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法是按下述步驟進(jìn)行的`步驟一、將好氧顆粒污泥(取自同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點實驗室運行穩(wěn)定的SBR反應(yīng)器)和厭氧氨氧化種泥同(取自同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點實驗室運行穩(wěn)定的SBBR反應(yīng)器)時接種于EGSB反應(yīng)器內(nèi)，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥體積之和占反應(yīng)器總體積的30%左右，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥的體積比為1:2 ；步驟二、將溶解氧濃度為O O. 8mg/L、pH值為7. 5 8. 3的含氮模擬廢水(成分及含量見表1-3)以3. Om/h的上升流速通入EGSB反應(yīng)器內(nèi)，在30 35°C下運行，控制HRT為12h ;檢測EGSB反應(yīng)器進(jìn)水及出水的氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度，保持水力停留時間為12h，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，提高含氮模擬廢水中氨氮的濃度，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至含氮模擬廢水中亞硝酸鹽氮的濃度提高到226. 8mg/L且水處理反應(yīng)所去除亞硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為1. 32、所生成硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為O. 26，啟動完成；步驟三、啟動完成后在保持EGSB反應(yīng)器內(nèi)氨氮和亞硝酸鹽氮進(jìn)水濃度穩(wěn)定，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐步縮短水力停留時間，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至水力停留時間縮短為2. 6小時；即完成了厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)。本實施方式EGSB反應(yīng)器運行過程中含氮模擬廢水進(jìn)水氨氮濃度和進(jìn)水亞硝酸鹽氮濃度及HRT如表4所示。本實施方式EGSB反應(yīng)器運行過程中上升流速的變化如表5所示。本實施方式厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中每12小時調(diào)整回流比I次，控制反應(yīng)器上升流速15m/h,調(diào)整時間為3min。厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中EGSB反應(yīng)器內(nèi)污泥分層，或底部污泥濃度明顯大于上部污泥濃度，則增大回流比，提高反應(yīng)器內(nèi)上升流速，上升流速提高為15.0 m/h、上升流速提高時間為4min。本實施方式得到的厭氧氨氧化顆粒污泥的粒徑分布為O.1 1. 56mm,平均粒徑為O. 54mm,比重均大于I。本實施方式方法20天成功啟動反應(yīng)器，80天左右獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。反應(yīng)器運行第89d，厭氧氨氧化顆粒污泥對總氮負(fù)荷去除率達(dá)到4. 758kgN/m3 · d左右。表I 模擬含氮廢水培養(yǎng)成分
權(quán)利要求
1.厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法是按下述步驟進(jìn)行的 步驟一、將好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥同時接種于EGSB反應(yīng)器內(nèi)，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥體積之和占反應(yīng)器總體積的28°/Γ35%，好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥的體積比為I (2. O 2.3); 步驟二、將溶解氧濃度為O O. 8mg/L、pH值為7. 5 8. 3的含氮模擬廢水以3. Om/h的上升流速通入EGSB反應(yīng)器內(nèi)，在30 35°C下運行，控制HRT為12h ;檢測EGSB反應(yīng)器進(jìn)水及出水的氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度，保持水力停留時間為12h，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐漸提高含氮模擬廢水中氨氮的濃度，并控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至含氮模擬廢水中亞硝酸鹽氮的濃度提高到200mg/L以上且水處理反應(yīng)所去除亞硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為1. 3(Tl. 32、所生成硝酸鹽氮與所去除氨氮的比值為O. 25、. 27，啟動完成； 步驟三、啟動完成后在保持EGSB反應(yīng)器內(nèi)氨氮和亞硝酸鹽氮的進(jìn)水濃度穩(wěn)定，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐步縮短水力停留時間，控制模擬廢水中亞硝酸鹽氮與氨氮的濃度比值在廣1. 32 :1，直至水力停留時間縮短為2. 6小時；即完成了厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于所述含氮模擬廢水中KHCO3的濃度為1000mg/L、KH2PO4的濃度為50mg/L、MgSO4 · 7H20的濃度為200mg/L、CaCl2 ·2Η20 的濃度為 151mg/L、ZnS04 ·7Η20 的濃度為 430mg/L、CoCl2 ·6Η20 的濃度為 240mg/L、CuSO4 · 5H20 的濃度為 250mg/L、H3BO4 的濃度為 14mg/L、MnCl2 · 4H20 的濃度為 990mg/L、NaSeO4 · IOH2O 的濃度為 210mg/L、NiCl · 6H20 的濃度為 190mg/L、NaMoO4 · 2H20 的濃度為220 mg/L、維生素B6鹽酸鹽的濃度為10mg/L、維生素BI鹽酸鹽的濃度為5mg/L、維生素B2的濃度為5mg/L、煙酸的濃度為5mg/L、泛酸的濃度為5mg/L、對氨基苯甲酸的濃度為5mg/L、硫辛酸的濃度為5mg/L、維生素H的濃度為2mg/L、葉酸的濃度為2mg/L、維生素B12的濃度為O.1 mg/L，含氮模擬廢水氨氮以NH4Cl的形式添加、亞硝酸鹽氮以NaNO2的形式添加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于步驟一所述含氮模擬廢水中NH4Cl的初始濃度為19. 5 23. 6mg/L、NaNO2的初始濃度為31. 3 32. 4mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于步驟三中逐步增大回流比，提高反應(yīng)器內(nèi)上升流速，最終反應(yīng)器內(nèi)上升流速提高至9. 0m/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中EGSB反應(yīng)器內(nèi)污泥分層，或底部污泥濃度明顯大于上部污泥濃度，則增大回流比，提高反應(yīng)器內(nèi)上升流速，上升流速提高為15. O m/h、上升流速提高時間為3 5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項權(quán)利要求所述的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，其特征在于厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)過程中每12小時調(diào)整回流比I次，控制反應(yīng)器上升流速15m/h，調(diào)整時間為3 5min。
全文摘要
厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，屬于水處理領(lǐng)域。本發(fā)明要解決現(xiàn)有高效厭氧氨氧化顆粒污泥培養(yǎng)困難、培養(yǎng)時間長的技術(shù)問題。本發(fā)明方法如下一、將好氧顆粒污泥和厭氧氨氧化種泥同時接種于EGSB反應(yīng)器內(nèi)；二、將含氮模擬廢水通入EGSB反應(yīng)器內(nèi)，保持水力停留時間為12h，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐漸提高進(jìn)水中氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度至成功啟動；三、然后保持氨氮和亞硝酸鹽氮的進(jìn)水濃度穩(wěn)定，出現(xiàn)氨氮和亞硝酸鹽氮同步去除率80%以上時，逐步縮短水力停留時間直至2.6小時；即完成厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)。本發(fā)明方法20天左右成功啟動反應(yīng)器，89天左右獲得高效厭氧氨氧化顆粒污泥。
文檔編號C02F3/28GK103043788SQ201310001899
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者高大文, 叢巖, 袁青, 黃曉麗, 陶彧, 任南琪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)