一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法与流程

文档序号:14601708发布日期:2018-06-05 18:52阅读:433来源:国知局
一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法与流程

本发明涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法,特别涉及一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法。

(二)

背景技术:

近年来,如何经济、高效地处理焦化废水成为研究者探究的内容。一些新兴的脱氮工艺也被开发用于处理焦化废水,例如:OLAND、CANON、SHARON-ANAMMOX工艺等。但是这些新型的脱氮工艺都是以厌氧氨氧化过程为其中重要步骤,主要原因是厌氧氨氧化过程能够同时实现氨氮和亚硝氮的去除,此外,耗氧量小,节约运行费用,剩余污泥产率低,后处理费用较低。但是,厌氧氨氧化脱氮性能极易受到水中不利的因素的影响,例如:焦化废水中各类芳香族化合物。基于此,若能培养出耐受芳香族化合物的厌氧氨氧化污泥,则有望突破此瓶颈。本发明研究了新的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养策略,采用浓度梯度方法对厌氧氨氧化颗粒污泥急性驯化,提高厌氧氨氧化颗粒污泥对喹啉的耐受能力。

(三)

技术实现要素:

本发明目的是提供一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法。

本发明采用的技术方案是:

本发明提供一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法,所述方法包括:采用升流式厌氧污泥床反应器,以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥,以含氨氮、亚硝氮、维持微生物生长所需的无机盐缓冲液和微量元素的模拟废水为进水,在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为7.72±0.15、水力停留时间为4~5h的条件下运行至反应器稳定后,第一阶段(进水NH4+-N和NO2--N(摩尔比1:1),浓度为280mg/L)首次向进水中添加1mg·L-1喹啉,然后以4~5mg·L-1浓度梯度向进水中逐步添加喹啉,运行至污泥活性降至接种污泥活性60-90%时,为避免亚硝酸盐和喹啉对厌氧氨氧化污泥的协同抑制作用,将进水中喹啉添加浓度降为4~6mg·L-1,运行至污泥活性降至接种污泥活性30-65%时,第二阶段通过去除进水喹啉和/或调整进水基质浓度来调节反应器运行,当反应器氮去除速率恢复至原来的50%~100%时,第三阶段以1~3mg·L-1的浓度梯度继续向进水中添加喹啉,运行至反应器内微生物活性与接种污泥活性相当,即完成了耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养。

进一步,第一阶段所述喹啉添加的方法为:首次向进水中添加1

mg·L-1喹啉,运行2天后调整进水喹啉5mg·L-1,继续运行2天调整进水喹啉10mg·L-1,运行至污泥活性降至接种污泥活性60-90%时,然后将进水喹啉浓度降至5mg·L-1,运行至污泥活性降至接种污泥活性30-65%。

进一步,第二阶段反应器调节方法为:当反应器连续三天及以上出水中NO2--N浓度高于70mg·L-1时,通过降低进水基质浓度或降低进水中喹啉浓度来调节反应器运行,其中进水基质降低幅度为70~140mg·L-1,喹啉降低幅度为1~5mg·L-1;当反应器连续三天出水中NO2--N浓度低于70mg·L-1时,通过增加进水基质浓度或增加进水中喹啉浓度来调节反应器运行,其中进水基质增加幅度为70~140mg·L-1,喹啉浓度增加幅度为1~5mg·L-1。更优选,去除进水中喹啉,以70mg·L-1的幅度提高进水基质浓度。

进一步,第三阶段以1~3mg·L-1的浓度梯度向进水中添加喹啉,每个浓度下运行12~14天;反应器氮去除速率维持首次喹啉添加前水平的50%以上,反应器内污泥活性达到首次添加喹啉前污泥活性的0.8~1.2倍,获得耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥。

进一步,所述模拟废水组成:氨氮140~280mg·L-1,亚硝氮140~280mg·L-1,KH2PO4 10mg·L-1,CaCl2·2H2O 5.6mg·L-1,MgSO4·7H2O 300

mg·L-1,KHCO3 1250mg·L-1和微量元素I、II,溶剂为蒸馏水;

所述微量元素I组成为:EDTA 5.00g·L-1,FeSO49.14g·L-1

所述微量元素II组成为:EDTA 15.0g·L-1,ZnSO4·7H2O 0.430g·L-1,CoCl2·6H2O0.240g·L-1,MnCl2·4H2O 0.990g·L-1,CuSO4·5H2O 0.250g·L-1,NaMoO4·2H2O 0.220g·L-1,NiCl2·6H2O 0.210g·L-1,H3BO40.014g·L-1

进一步,所述接种污泥的活性为170~190mg N·g-1VSS·d-1,粒径为2~3.3mm,接种后反应器中悬浮固体浓度和挥发性悬浮固体浓度分别是30~40g·L-1和20~25g·L-1

进一步,所述进水中NH4+-N和NO2--N的物质的量比值为1:1。

与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:本发明通过梯度驯化的方法培养耐受10mg·L-1喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥,有利于厌氧氨氧化工艺在实际焦化废水处理中的应用,实现厌氧氨氧化过程的稳定性能。

(四)附图说明

图1是上流式厌氧污泥床反应器的结构示意图;图1中:1.下锥体;2.进水口;3.反应器主体;4.上锥台;5.沉淀区;6.出水口;7.三相分离器。

图2培养过程中反应器脱氮性能。A,进出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度;B,反应器NLR、NRR和NRE以及进水中喹啉浓度。

图3培养过程中反应器污泥活性变化。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:

实施例1:

取有效体积为1L的升流式厌氧污泥床反应器(图1),接种实验室活性为176.7±16.1mg N·g-1VSS·d-1、粒径为2.62±0.74mm的厌氧氨氧化颗粒污泥,接种后反应器中悬浮固体浓度和挥发性悬浮固体浓度分别是30g·L-1和22g·L-1。以模拟废水为进水,反应器在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为7.72±0.15、水力停留时间为4.8h的条件下运行。运行过程中模拟废水成分如下:

氨氮140~280mg·L-1,亚硝氮140~280mg·L-1,KH2PO4 10mg·L-1,CaCl2·2H2O 5.6mg·L-1,MgSO4·7H2O 300mg·L-1,KHCO3 1250mg·L-1和微量元素I、II,溶剂为去离子水;

所述微量元素I组成为:EDTA 5.00g·L-1,FeSO49.14g·L-1

所述微量元素II组成为:EDTA 15.0g·L-1,ZnSO4·7H2O 0.430g·L-1,CoCl2·6H2O0.240g·L-1,MnCl2·4H2O 0.990g·L-1,CuSO4·5H2O 0.250g·L-1,NaMoO4·2H2O 0.220g·L-1,NiCl2·6H2O 0.210g·L-1,H3BO40.014g·L-1

反应器稳定运行至第54天开始梯度驯化策略,根据进水中喹啉浓度和喹啉浓度变化梯度,分为三个阶段(见图2-图3):

第一阶段快速增加进水中喹啉浓度,在第54天、57天和76天时,喹啉的浓度分别是1mg·L-1、5mg·L-1和10mg·L-1。当反应器在喹啉浓度为1mg·L-1和5mg·L-1的条件下运行时,反应器脱氮性能不受影响。当喹啉浓度增加至10mg·L-1时,运行8天,反应器的脱氮速率由开始的2.6±0.2kg·m-3·d-1降低至2.1±0.4kg·m-3·d-1。在77天时,反应器污泥活性由最初的176.7±16.1mg N·g-1VSS·d-1降低至127.6±4.5mg N·g-1VSS·d-1。为了避免亚硝酸盐和喹啉对厌氧氨氧化污泥的协同抑制作用,在第85天降低进水中喹啉浓度为5mg·L-1,运行12天,反应器的脱氮性能和污泥活性持续下降。第87天时,活性降低至81.0±17.9mg N·g-1VSS·d-1

第二阶段为恢复阶段,为了快速恢复反应器性能,同时降低进水基质浓度和去除进水中的喹啉,具体为连续三天出水中NO2--N浓度高于70mg·L-1时,在第97天,进水中NH4+-N和NO2--N(摩尔比1:1)浓度为210mg·L-1,运行至反应器出水亚硝氮浓度低于70mg·L-1。在118天,进水中NH4+-N和NO2--N(摩尔比1:1)浓度增加为280mg·L-1。在该阶段中反应器的氮去除速率恢复至1.9±0.5kg·m-3·d-1

第三阶段缓慢增加进水中喹啉浓度(进水中NH4+-N和NO2--N(1:1)浓度为280mg·L-1),在第139天开始,以1mg·L-1为浓度梯度增加喹啉浓度到5mg·L-1,每个浓度下运行12-14天。尽管进水中喹啉浓度不断增加,反应器中污泥活性逐渐恢复。反应器在1mg·L-1喹啉下运行13天后,污泥活性为87.3±16.1mg N·g-1VSS·d-1;喹啉浓度增加到2mg·L-1下运行14天后,污泥活性为74.7±14.9mg N·g-1VSS·d-1;反应器在喹啉浓度为3mg·L-1的情况下运行12天后,污泥活性为102.7±8.1mg N·g-1VSS·d-1;增加喹啉浓度为4mg·L-1,运行13天后,污泥活性为118.3±14.0mg N·g-1VSS·d-1;再次增加进水中喹啉浓度为5mg·L-1,运行12天后,污泥活性为165.1±9.8mg N·g-1VSS·d-1;反应器在8mg·L-1的喹啉下运行14天,污泥活性为172.1±0mg N·g-1VSS·d-1;反应器在10mg·L-1的喹啉下运行14天,污泥活性为178.9±2.0mg N·g-1VSS·d-1。此时,实现耐受喹啉厌氧氨氧化颗粒污泥的培养。经过232天的驯化培养污泥能够忍受低于10mg·L-1的喹啉。

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