一种快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法，是用失活产甲烷颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥的混合污泥对ＵＡＳＢ反应器进行接种；配制模拟废水；反应器采取连续流方式运行，部分出水回流，将反应器的水力上升流速控制在１～２ｍ／ｈ之间；保持反应器内的温度、ｐＨ值和溶解氧等条件，稳定运行一段时间后，获得红棕色厌氧氨氧化颗粒污泥。本发明专利技术具有工艺简单，启动阶段进水氮浓度高，对氮化合物去除率高，厌氧氨氧化颗粒化时间短等优点，可广泛应用于厌氧氨氧化颗粒反应器的启动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及厌氧氨氧化颗粒污泥的富集培养，尤其涉及一种快速实现厌氧氨氧化 颗粒化的方法，属于废水生物处理

技术介绍
传统生物脱氮工艺具有不经济性和复杂性的特点，尤其是在处理高含氮而低碳氮 比废水时。相比而言，厌氧氨氧化技术是一种新型而卓越的选择，该工艺不需要投加外部 碳源，这样可以避免有机物的不完全转化，其还可以节省60%能耗，导致运行成本的大大节 省。另外，这个自养过程生物量产量低，可以降低剩余污泥处理负荷。总之，厌氧氨氧化过 程是一种环境友好的可持续工艺。厌氧氨氧化过程的主要限制因素是细菌的倍增时间较长，这使得培养厌氧氨氧化 菌的反应器必须能够有效的保持污泥在反应器中。在生物系统中，颗粒化不仅能够有效提 高污泥的沉降能力，延长细菌在反应器的有效停留时间，而且能够改善反应器的生理条件， 使之更适于细菌和它们之间的相互作用。颗粒污泥的形成是升流式污泥床反应器(UASB) 成功引入的主要原因，并且UASB反应器已成功应用于厌氧氨氧化工艺。在先前研究中，反 应器接种颗粒污泥被认为较适合这种缓慢生长的厌氧氨氧化细菌。通过颗粒污泥，大量活 性细菌可以保持在在反应器中。然而，厌氧氨氧化颗粒化仍然需要较长时间，往往超过可接 受的启动时间。如果接种产甲烷颗粒和厌氧氨氧化絮状污泥，180天的培养才能形成红色厌 氧氨氧化颗粒。即使采用厌氧氨氧化污泥，颗粒化过程仍然很费时间。大部分厌氧氨氧化 颗粒化研究采用序批式反应器和UASB反应器，接种污泥多是活性好氧或厌氧颗粒。由于共 存细菌的竞争作用，其他菌种的洗出及厌氧氨氧化菌的富集过程是非常缓慢的。由于高浓 度亚硝酸氮会抑制厌氧氨氧化菌的活性，通常启动阶段，厌氧氨氧化反应器进水亚硝酸氮 浓度低于70mg N/L，使得反应器负荷提高缓慢。因此，在高进水含氮浓度情况下，快速实现 厌氧氨氧化颗粒化是促进厌氧氨氧化实际应用的一种重要途径和亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中厌氧氨氧化颗粒化周期较长和启动阶段进水浓度较低的不足，本 专利技术要解决的问题是提供，并可在高负荷下启动颗 粒反应器。本专利技术所述，是在UASB反应器中接种失 活产甲烷颗粒污泥和少量厌氧氨氧化絮状污泥，采用高浓度人工合成废水作为基础用水， 通过调整反应器的设备运行参数，快速实现厌氧氨氧化颗粒化和颗粒反应器的成功启动。本专利技术所述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法，其涉及的步骤和工艺条件是(1)用失活产甲烷颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥的混合污泥对UASB反应器进 行接种；其中所述失活产甲烷颗粒污泥量为反应器有效容积量的30 50%，所述厌氧氨氧 化絮状污泥量为失活产甲烷颗粒污泥量的1 5% ；所述UASB反应器设计为套筒式，顶部设有三相分离器，底部铺有厚度为3 6cm的直径为2mm IOmm的砾石；(2)启动反应器前通入氩气驱除反应器内的溶解氧，并通过恒温循环水浴控制反应器系统内温度在35 士 1°C，以CO2气体控制反应器系统内？!1值在7.8 8.0;(3)以人工合成废水为UASB反应器的进水，并用蠕动泵对反应器的出水进行回 流，反应器的水力上升流速控制在1 2m/h，反应器水力停留时间为1. 5 2天；其中所 述人工废水的成分为=(NH4)2SO4 500 1400mg/L，NaNO2 650 1700mg/L，KHCO3 500mg/L, KH2PO4 27. 2mg/L, MgSO4 · 7H20 300mg/L, CaCl2 · 2H20 180mg/L,以及微量元素溶液 I 禾口 II 各lmL/L ；所述微量元素溶液I成分为EDTA 5000mg/L, FeSO4 5000mg/L ；所述微量元素溶 液 II 成分为:EDTA 15000mg/L, ZnSO4 · 7H20 430mg/L, CoCl2 · 6H20 240mg/L, MnCl2 · 4H20 990mg/L, CuSO4·5H20 250mg/L,NaMoO4·2H20 220mg/L, NiCl2·6H20 190mg/L, NaSeO4·IOH2O 210mg/L, H3BO4 14mg/L ；(4)反应器采用连续流方式运行，启动阶段反应器进水氨氮和亚硝酸氮浓度为 100 150mg N/L，并每天测定一次氮化合物浓度，据此调整反应器运行条件；(5)反应器运行经1 88天的厌氧氨氧化菌培养富集期实现厌氧氨氧化颗粒化， 经20 30天的厌氧氨氧化颗粒生长和性能提高期实现对氮化合物的高效率去除。上述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法中，所述失活产甲烷颗粒污泥颜色为黑 色，颗粒污泥MLVSS (混合液挥发性悬浮固体浓度)为22. 0 25. Og/L ；以密封在聚乙稀桶 中并在常温下放置2. 5年以上，期间没有供给任何营养物质方式制备。通过电镜观察显示， 失活产甲烷颗粒细胞呈现内部中空结构，大部分细胞呈完整结构，但是观察不到清晰的细 胞核、核糖体等结构。上述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法中，所述厌氧氨氧化絮状污泥为红棕色， 扫描电镜镜检显示，污泥的结构密实，在细菌群落中球状菌属于优势种，实时定量聚合酶链 式反应技术分析进一步表明，污泥中厌氧氨氧化菌纯度是95%以上，污泥MLVSS (混合液挥 发性悬浮固体浓度)为3. 0 4. Og/L。上述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法中，所述人工合成废水中NH4+-N与Ν02_-Ν 的摩尔比优选控制在1 1. 1 1 1.5。上述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法中，所述人工合成废水在泵入UASB反应 器前，先曝氩气以除去水中的溶解氧。上述快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法中，所述反应器系统出水口和排气口均设 有水封装置；反应器运行期间应定期对反应器系统曝氩气，以保持系统厌氧条件。本专利技术反应器采用连续流方式运行，启动阶段反应器进水氨氮和亚硝酸氮浓度为 100 150mg N/L。反应器启动阶段的目的是保持出水亚硝酸氮浓度低于公认毒性水平，而 同时要尽量提高进水氨氮和亚硝酸氮浓度。试验中每天测定一次氮化合物浓度，并据此调 整反应器运行条件。本专利技术产甲烷颗粒污泥取自处理消化池上清液的UASB工艺，该反应器形成了直 径1. 1 2. Imm的厌氧颗粒，该污泥接种前经失活处理。本专利技术接种厌氧氨氧化红棕色污 泥取自厌氧氨氧化富集膜反应器，该反应器能实现污泥的有效保持。本专利技术快速实现厌氧氨氧化颗粒化经历两个阶段厌氧氨氧化菌培养富集期 (1 88天)、厌氧氨氧化颗粒生长和性能提高期(第89 110天)。厌氧氨氧化菌培养富集期反应器系统内不能适应厌氧氨氧化菌培养基的微生物解体并从颗粒反应器中洗出，实现了厌氧氨氧化菌种的筛选；厌氧氨氧化颗粒生长和性能提高期反应器系统内厌氧氨氧 化菌成为优势菌种，活性迅速提高，系统内形成红色厌氧氨氧化颗粒。本专利技术快速实现厌 氧氨氧化颗粒化仅用了 3个月时间，较采用活性污泥为接种污泥时大大缩短了颗粒形成时 间。厌氧氨氧化快速颗粒化过程中，通过定期对系统曝氩气，始终保持系统内厌氧状态，控 制系统温度为35士 1°C，系统pH值保持在7. 8 8. O之间，进水严格配比各成分，为厌氧氨 氧化菌培养、富集、颗粒形成提供最适生境。采用本专利技术所述方法，厌氧氨氧化颗粒化时间 比常规方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速实现厌氧氨氧化颗粒化的方法，步骤和工艺条件是：（１）用失活产甲烷颗粒污泥和厌氧氨氧化絮状污泥的混合污泥对ＵＡＳＢ反应器进行接种；其中所述失活产甲烷颗粒污泥量为反应器有效容积量的３０～５０％，所述厌氧氨氧化絮状污泥量为失活产甲烷颗粒污泥量的１～５％；所述ＵＡＳＢ反应器设计为套筒式，顶部设有三相分离器，底部铺有厚度为３～６ｃｍ的直径为２ｍｍ～１０ｍｍ的砾石；（２）启动反应器前通入氩气驱除反应器内的溶解氧，并通过恒温循环水浴控制反应器系统内温度在３５±１℃，以ＣＯ２气体控制反应器系统内ｐＨ值在７．８～８．０；（３）以人工合成废水为ＵＡＳＢ反应器的进水，并用蠕动泵对反应器的出水进行回流，反应器的水力上升流速控制在１～２ｍ／ｈ，反应器水力停留时间为１．５～２天；其中所述人工废水的成分为：（ＮＨ↓［４］）↓［２］ＳＯ↓［４］５００～１４００ｍｇ／Ｌ，ＮａＮＯ↓［２］６５０～１７００ｍｇ／Ｌ，ＫＨＣＯ↓［３］５００ｍｇ／Ｌ，ＫＨ↓［２］ＰＯ↓［４］２７．２ｍｇ／Ｌ，ＭｇＳＯ↓［４］.７Ｈ↓［２］Ｏ３００ｍｇ／Ｌ，ＣａＣｌ↓［２］.２Ｈ↓［２］Ｏ１８０ｍｇ／Ｌ，以及微量元素溶液Ⅰ和Ⅱ各１ｍＬ／Ｌ；所述微量元素溶液Ｉ成分为：ＥＤＴＡ５０００ｍｇ／Ｌ，ＦｅＳＯ↓［４］５０００ｍｇ／Ｌ；所述微量元素溶液Ⅱ成分为：ＥＤＴＡ１５０００ｍｇ／Ｌ，ＺｎＳＯ↓［４］.７Ｈ↓［２］Ｏ４３０ｍｇ／Ｌ，ＣｏＣｌ↓［２］.６Ｈ↓［２］Ｏ２４０ｍｇ／Ｌ，ＭｎＣｌ↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ９９０ｍｇ／Ｌ，ＣｕＳＯ↓［４］.５Ｈ↓［２］Ｏ２５０ｍｇ／Ｌ，ＮａＭｏＯ↓［４］.２Ｈ↓［２］Ｏ２２０ｍｇ／Ｌ，ＮｉＣｌ↓［２］.６Ｈ↓［２］Ｏ１９０ｍｇ／Ｌ，ＮａＳｅＯ↓［４］.１０Ｈ↓［２］Ｏ２１０ｍｇ／Ｌ，Ｈ↓［３］ＢＯ↓［４］１４ｍｇ／Ｌ；（４）反应器采用连续流方式运行，启动阶段反应器进水氨氮和亚硝酸氮浓度为１００～１５０ｍｇＮ／Ｌ，并每天测定一次氮化合物浓度，据此调整反应器运行条件；（５）反应器运行经１～８８天的厌氧氨氧化菌培养富集期实现厌氧氨氧化颗粒化，经２０～３０天的厌氧氨氧化颗粒生长和性能提高期实现对氮化合物的高效率去除。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪寿清，高宝玉，岳钦艳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]