专利名称：利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，属于废水生物处理技术领域。
背景技术：
生物脱氮因其经济、有效在废水的脱氮处理中得到了广泛的应用。配有三相分离器的上流式生物反应器亦得到广泛的应用。然而，由于硝化细菌是一种生长速率极其缓慢的自养细菌，且对环境因子极为敏感，因此难以实现在反应器中维持大量的硝化细菌，从而导致硝化成为废水生物脱氮处理中的速率限制步骤。颗粒污泥是大量细菌聚集生长形成的颗粒状微生物聚集体，具有规则的外形，密实的结构，和优良的沉淀性，利用它们能实现反应器中较高的污泥浓度，从而有助于实现较小的反应器占地设计，并可以承受较高浓度的污水负荷及冲击负荷。因此，在生物反应器中培养出具有高活性的硝化颗粒污泥，可以提高反应器中的硝化细菌含量，提高反应器的容积负荷和运行稳定性。
CN02112100.1公开了一种厌氧氨氧化装置的启动方法。厌氧氨氧化装置的启动方法是先采用生物硝化装置在好氧条件下培育硝化细菌，取得兼有硝化活性和厌氧氨氧化活性的硝化颗粒污泥，再将硝化颗粒污泥投入厌氧氨氧化装置用作接种物。生物硝化装置的操作条件为温度20～35℃，pH7.0～8.5，水力停留时间5～15小时；厌氧氨氧化装置的操作条件为温度20～35℃，pH7.0～8.5，水力停留时间8～18小时，氨氮浓度与亚硝氮浓度之比为1∶1.1～1.5或氨氮浓度与硝氮浓度之比为1∶0.8～1.2。
以上方案利用硝化细菌和代谢多样性，在好氧条件下扩增硝化细菌菌体，在厌氧条件下进行厌氧氨氧化反应；利用硝化细菌能够形成硝化颗粒污泥的性能，由硝化颗粒污泥来培育厌氧氨氧化颗粒污泥；利用厌氧氨氧化颗粒污泥良好的沉降性能，实现厌氧污水生物脱氮装置的高效运行。上述方案的优点是(1)解决了厌氧氨氧化装置接种物来源的难题；(2)解决了厌氧氨氧化菌生长慢，不易扩增的难题；(3)解决了厌氧氨氧化菌在反应装置中持留的难题。但上述瓶颈仍然存在。需要在好氧条件下扩增硝化细菌菌体。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有硝化反应器中由于硝化细菌浓度低而造成的反应器容积负荷低和去除率低等问题。针对上述问题，本发明提供了一种硝化颗粒污泥和它的培养方法。
本发明提出的利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)首先将一定量接种物装入配有三相分离器的上流式好氧生物反应器；接种物是大型厌氧生物反应器中的厌氧颗粒污泥；2)废水或配制含有氨氮和有机碳源的模拟废水，模拟废水中还需添加适量的由磷酸盐、微量元素和碳酸氢钠组成的培养促进剂；3)将所述废水或模拟废水稀释至氨氮浓度为30-50mg/L作为反应器进水，废水在反应器中的水力停留时间为8～36h，保持反应器内的温度在20～35℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧1.5～5mg/L；4)当氨氮去除率达到85％且运行稳定时，逐步提高进水中的氨氮浓度，直至进水氨氮浓度达到250-350mg/L，稳定运行一段时间(一般60-120日)，在反应器内获得硝化颗粒污泥。
在本发明中，所述培养促进剂中微量元素为Fe、Ca、Mg、Cu、B、Ni、Zn、Co、Mn和Al中的一种或几种，每种微量微量元素在模拟废水的浓度为0.00002～0.02g/L。
在本发明中，所述培养促进剂中磷酸盐为K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH2PO4中的一种或几种，磷元素在模拟废水的浓度为0.02～0.1g/L。
本发明的优点是提出了一种简便易行的培养硝化颗粒污泥的方法，培养出了具有良好性能的硝化颗粒污泥并能够保持反应器长期稳定运行，为高效生物脱氮工艺的开发和应用提供了平台。
具体实施例方式
首先将接种的厌氧颗粒污泥装入上流式好氧生物反应器，然后采用含有氨氮和有机碳源的模拟废水启动反应器，在模拟废水中添加适量的由磷酸盐、微量元素和碳酸氢钠组成的培养促进剂，磷元素在模拟废水的浓度为0.02～0.1g/L，微量元素Fe、Ca、Mg、Cu、B、Ni、Zn、Co、Mn和Al在废水中的浓度为0.00002～0.02g/L，废水中含有有机碳源。采用逐步提高氨氮浓度的方法进行硝化系统的驯化，先将稀释至氨氮浓度为30～50mg/L的模拟废水作为反应器进水并从底部泵入上流式好氧生物反应器，驯化过程的水力停留时间为8～36h。保持反应器内的温度在20～35℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧1.5～5mg/L，以促进整个硝化细菌菌群的快速增长，达到对硝化细菌的富集。当氨氮去除率达到85％且运行稳定时逐步增加进水中的氨氮浓度，直至进水氨氮浓度达到300mg/L。稳定运行一段时间后，反应器内就可获得硝化颗粒污泥。
实施例1将大型工业化UASB(上流式厌氧反应器)反应器中的厌氧颗粒污泥150ml接种到上部装有三相分离器的上流式好氧生物反应器中，该反应器的有效容积为1.2L，接种后反应器中的污泥浓度约为5.5g SS/L。将稀释至氨氮浓度为50mg/L的模拟废水作为反应器进水，废水中还添加了由K2HPO4、KH2PO4、微量元素、NaHCO3组成的培养促进剂和少量乙酸钠，模拟废水中磷元素的浓度为0.025g/L，微量元素的浓度分别为0.0052g Fe/L、0.0108g Ca/L、0.0024g Mg/L、0.00005g Cu/L、0.00002g B/L、0.00004g Ni/L、0.00004g Zn/L、0.00002g Co/L、0.00002g Mn/L和0.00002g Al/L，乙酸钠的浓度为0.05g COD/L。反应器的操作条件为水力停留时间为12～18h，温度在25～32℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧控制在2.5～3.5mg/L。当氨氮去除率达到85％且运行稳定时，逐步增加进水中的氨氮浓度直至达到300mg/L。稳定运行70天左右反应器中得到土黄色的硝化颗粒污泥。该上流式生物反应器在总氮容积负荷2.0kg N/(m3·d)条件下，氨氮去除率可达85％以上，并且具有较高的稳定性。
废水中本身有微量元素则无须添加。
实施例2采用与实施例1相同的接种污泥，培养促进剂由Na2HPO4、NaH2PO4、微量元素、NaHCO3组成，废水中磷元素的浓度为0.05g/L，微量元素的浓度分别为0.0104g Fe/L、0.02g Ca/L、0.005g Mg/L、0.0001g Cu/L、0.00002g B/L、0.0001gNi/L、0.0001g Zn/L、和0.00004g Al/L。反应器的操作条件为水力停留时间为20～30h，温度在20～25℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧1.5～2.5mg/L。其余操作过程与实施例1相同，连续培养80天左右反应器内得到硝化颗粒污泥。
实施例3采用与实施例1相同的接种污泥，培养促进剂由K2HPO4、KH2PO4、微量元素、NaHCO3组成，废水中磷元素的浓度为0.08g/L，微量元素的浓度分别为0.02gFe/L、0.02g Ca/L、0.01g Mg/L、0.0002g Cu/L、0.0001g B/L、0.0002g Ni/L、0.0002g Zn/L、0.0001g Co/L、0.0001g Mn/L和0.000lg Al/L。反应器的操作条件为水力停留时间为10～15h，温度在25～32℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧3.5～4.5mg/L。其余操作过程与实施例1相同，连续培养75天左右反应器内得到硝化颗粒污泥。
权利要求
1.利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征是先将接种物装入配有三相分离器的上流式好氧生物反应器；接种物是大型厌氧生物反应器中的厌氧颗粒污泥；在含有氨氮和有机碳源的废水或配制的模拟废水中还需添加适量的由磷酸盐组成的培养促进剂；磷元素在模拟废水的浓度为0.02～0.1g/L；将所述废水稀释至氨氮浓度为30-50mg/L作为反应器进水对接种物驯化，废水在反应器中的水力驯化过程中停留时间为8～36h，保持反应器内的温度在20～35℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧1.5～5mg/L；当氨氮去除率达到85％且运行稳定时，逐步提高进水中的氨氮浓度，直至进水氨氮浓度达到250-350mg/L，稳定运行60-120日，在反应器内获得硝化颗粒污泥。
2.由权利要求1所述的利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征是所述培养促进剂中磷酸盐为K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH3PO4中的一种或几种。
3.由权利要求1所述的利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征是通过添加碳酸氢钠使废水pH值调节在7.5～8.5之间。
4.由权利要求1所述的利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征是培养促进剂添加微量元素，微量元素为Fe、Ca、Mg、Cu、B、Zn、Ni、Co、Mn或Al中的一种或几种，每种微量微量元素在模拟废水的浓度为0.00002～0.02g/L；
5.由权利要求4所述的利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，其特征是培养促进剂包括微量元素，微量元素为Ni或Co，每种微量微量元素在模拟废水的浓度为0.00002～0.02g/L。
全文摘要
利用厌氧颗粒污泥培养硝化颗粒污泥的方法，先将接种物装入配有三相分离器的上流式好氧生物反应器；接种物是大型厌氧生物反应器中的厌氧颗粒污泥；在含有氨氮和有机碳源的废水或配制的模拟废水中还需添加适量的由磷酸盐和微量元素组成的培养促进剂；磷元素在模拟废水的浓度为0.02～0.1g/L；将所述废水稀释至氨氮浓度为30－50mg/L作为反应器进水对接种物驯化，废水在反应器中的水力驯化过程中停留时间为8～36h，保持反应器内的温度在20～35℃之间，pH值在7.5～8.5之间，溶解氧1.5～5mg/L；当氨氮去除率达到85％且运行稳定时，逐步提高进水中的氨氮浓度，直至进水氨氮浓度达到250－350mg/L，稳定运行60－120日，在反应器内获得硝化颗粒污泥。
文档编号C02F3/12GK1821122SQ20061003872
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者任洪强, 魏翔, 袁粒, 张蓉蓉 申请人:南京大学