专利名称：一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法
技术领域：
本发明涉及一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法。
背景技术：
随着现代化工业与集约化农业的蓬勃发展，点源与面源排放的污染已经成为制约经济发展的重要因素。高浓度氨氮废水的无序排放成为水体富营养化的主要成因。因此，如何控制氨氮污染已成为污水处理的主要难题。传统硝化_反硝化脱除氨氮需要消耗氧气和有机碳源，但某些类型废水如垃圾渗滤液、畜禽养殖废水、污泥厌氧消化液和城市污水处理厂二沉池出水等C/N比较低，应用该工艺需外加碳源，处理成本很高。因此，如何处理低碳氮比废水已成为一个难题。厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,简称Anammox)反应是近年来自然界及废水生物处理过程中新发现的一种氮的自养转化途径，是指在厌氧或者缺氧条件下，厌氧氨氧化微生物以NO2--N为电子受体，氧化NH4+-N为氮气的生物过程，该过程勿需有机碳源。以厌氧氨氧化为主体的脱氮过程与传统硝化-反硝化脱氮相比，厌氧氨氧化以其能直接去除氨氮，无需外加有机碳源，节省63 %的氧气，具有脱氮效率高、能耗低、成本低等特点，在废水生物脱氮，尤其是在低碳氮比废水生物脱氮方面具有广泛的应用前景。 但厌氧氨氧化菌属于自养厌氧菌，生长速率缓慢，倍增时间长。厌氧氨氧化反应的启动时间也较长，普遍在100天以上，既不容易工程调试，又难以获得足够的污泥以满足工程应用的需要，这就严重制约着厌氧氨氧化工艺的实际应用。目前常用的厌氧氨氧化反应器有上流式厌氧污泥床反应器，该反应器如图1所示，包括反应器1、加热系统和用于分离液、固、气三相的三相分离器，在反应器的底部设有进水口 2，加热系统由循环水桶3、置于循环水桶中的加热器4和套在反应器上的加热套5 组成，循环水桶的出水口与加热套下部的进水口相连，加热套上部的出水口与循环水桶的进水口相连，三相分离器6设在反应器的顶部。这种反应器在流速的抗冲击和底物浓度方面都比较稳定，但是启动时间较长，一般100天左右，目前还没有找到一种利用该装置快速启动厌氧氨氧化反应的方法。
发明内容
针对厌氧氨氧化反应启动时间长的弊端，本发明的目的是提供一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法。为达上述目的，本发明的技术解决方案是采用上流式厌氧污泥床反应器，该反应器包括反应器、加热系统和用于分离液、固、气三相的三相分离器，在反应器的底部设有进水口，加热系统由循环水桶、置于循环水桶中的加热器和套在反应器上的加热套组成，循环水桶的出水口与加热套下部的进水口相连，加热套上部的出水口与循环水桶的进水口相连，三相分离器设在反应器的顶部，其操作步骤如下
1)将厌氧消化污泥和污水处理厂二沉池污泥组成的混合污泥加入反应器中，添加量占反应器有效容积60-70 %，然后加入有效容积为4-5 %的竹炭颗粒，竹炭颗粒的直径为3 5 mm,比表面积为14. 0 31. 2 m2/g，密度为750 kg/m3，容积密度为520 kg/m3 ；2)在密闭遮光条件下，将模拟废水输入反应器进行连续培养启动，操作条件为利用加热系统维持反应器温度25 35 °C，废水pH 7.0 8. 0，水力停留时间为M 48小时，模拟废水氨氮和亚硝氮浓度比为1:1. 0 1. 5。本发明方法加入的竹炭在进入的模拟废水水压的作用下，扩散到整个反应器，在反应器内形成填料区域，能提高反应器的抗冲击能力和对厌氧氨氧化菌的持留能力，顶部的三相分离器用于分离液、固、气三相，减少反应器污泥的排出，以提高反应器对厌氧氨氧化菌的持留能力。本发明具有的有益效果是
1)解决了厌氧氨氧化反应器启动难，启动时间长的问题
以上流式厌氧污泥床反应器为厌氧氨氧化启动装置，减少反应器中污泥流失；以比表面积大和孔隙率高的竹炭作为反应器污泥的载体，为厌氧氨氧化微生物生长提供大量的附着位点，提高微生物负载量，有利于生长缓慢的厌氧氨氧化微生物的快速富集；同时，竹炭可以调节反应器中的酸碱环境，利于厌氧氨氧化菌的生长和增殖。通过以上措施，促进反应器对厌氧氨氧化菌的生长与截留，加快厌氧氨氧化反应的启动，缩短反应器启动时间。2)解决了厌氧氨氧化工艺实际应用中接种物来源的难题
厌氧氨氧化菌增殖速度慢、污泥产率低一直是制约厌氧氨氧化工艺实际应用的重要因素。通过本方法的运用，可以有效减少厌氧氨氧化反应器启动过程中污泥的流失，提高污泥产率，缩短厌氧氨氧化污泥的培育时间，为实际应用中厌氧氨氧化反应装置提供接种污泥，从而加快生产性厌氧氨氧化反应装置的启动，并提高其运行效果。3)促进了厌氧氨氧化工艺在低碳氮比污水处理中的应用
低碳氮比废水(如污泥消化废水、畜禽养殖废水等)由于缺乏有机碳源而难以用传统的硝化-反硝化工艺处理，已成为目前废水处理中的一个难点。厌氧氨氧化以其能在缺乏有机碳源的情况下进行废水脱氮，成为处理低碳氮比废水具有广阔开发潜力的一项工艺。但是厌氧氨氧化反应启动困难，启动时间长，严重影响了厌氧氨氧化工艺在低碳氮比废水中的实际应用。该发明能快速启动厌氧氨氧化反应，且这种方法启动的厌氧氨氧化装置具有良好的工作性能，氨氮和亚硝氮的去除率达到95%以上。因此，该发明能促进厌氧氨氧化工艺在低碳氮比污水的处理中的应用，解决低碳氮比废水不易处理的问题。本发明应用方便、 成本低，对低碳氮比废水具有广阔的应用前景。
图1是上流式厌氧污泥床反应器示意图中1为反应器，2为进水口，3为循环水桶，4为加热器，5为加热套，6为三相分离器。
具体实施方式
实施例1
以厌氧活性污泥作为接种物，以竹炭作为污泥载体，采用上流式厌氧污泥床反应器作为反应装置，在厌氧遮光的情况下驯化培养厌氧氨氧化污泥。以某市政污水处理厂和某啤酒废水处理厂的厌氧硝化污泥作为接种污泥，1 1 (各 3.5 L)混合接种到上流式厌氧污泥床反应器中，混合比例按照10 L反应器加入70 %厌氧消化污泥。以竹炭作为厌氧氨氧化反应启动载体，添加量为4% (V/V)，竹炭颗粒的直径为3 5 mm，比表面积为14. O 31. 2 m2/g，密度为750 kg/m3，容积密度为520 kg/m3。操作条件为模拟废水中氨氮浓度为40 mg/L，亚硝氮浓度为40 mg/L, pH为7. 5，利用加热系统维持反应器温度30士 1 °C，水力停留时间48小时，采用连续进水方式，经过65天的运行， 厌氧氨氧化反应器的总氮容积负荷为36. 9 g N/(m3.d)；氨氮和亚硝氮的去除率都在95 % 以上，氨氮和亚硝氮得到了有效的同步去除，厌氧氨氧 化反应器启动成功。
权利要求
1. 一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法，采用上流式厌氧污泥床反应器，该反应器包括反应器(1)、加热系统和用于分离液、固、气三相的三相分离器，在反应器(1)的底部设有进水口(2)，加热系统由循环水桶(3)、置于循环水桶中的加热器(4)和套在反应器上的加热套(5)组成，循环水桶的出水口与加热套下部的进水口相连，加热套上部的出水口与循环水桶的进水口相连，三相分离器(6)设在反应器的顶部，其操作步骤如下1)将厌氧消化污泥和污水处理厂二沉池污泥组成的混合污泥加入反应器(1)中，添加量占反应器有效容积60-70 %，然后加入有效容积为4-5 %的竹炭颗粒，竹炭颗粒的直径为 3 5 _，比表面积为14. 0 31. 2 m2/g，密度为750 kg/m3，容积密度为520 kg/m3 ；2)在密闭遮光条件下，将模拟废水输入反应器进行连续培养启动，操作条件为利用加热系统维持反应器温度25 35 °C，废水pH 7.0 8. 0，水力停留时间为M 48小时，模拟废水氨氮和亚硝氮浓度比为1:1. 0 1. 5。
全文摘要
本发明公开的快速启动厌氧氨氧化反应器的方法，采用上流式厌氧污泥床反应器，步骤如下将厌氧消化污泥和污水处理厂二沉池污泥组成的混合污泥加入反应器中，然后加入直径为3～5mm，比表面积为14.0～31.2m2/g，密度为750kg/m3，容积密度为520kg/m3的竹炭颗粒；在密闭遮光条件下，将模拟废水输入反应器进行连续培养启动，操作条件为维持反应器温度25～35℃，废水pH7.0～8.0，水力停留时间为24～48小时，模拟废水氨氮和亚硝氮浓度比为1∶1.0～1.5。该方法应用方便、成本低，可大大缩短厌氧氨氧化反应器的启动时间，对低碳氮比废水具有广阔的应用前景。
文档编号C02F3/28GK102344197SQ201110315990
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者吴伟祥, 陈重军, 黄孝肖 申请人:浙江大学