提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及一种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法。
(二)
【背景技术】
[0002]尽管微量的重金属普遍存在于生物体内，且常常是生物酶的必需成分，但是过量的重金属对微生物的活性和生长具有抑制甚至毒害作用，厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，其中担任主要使命的厌氧氨氧化菌也不例外，受废水中的重金属影响可能导致工艺的出水水质急剧恶化，脱氮效率下降，甚至菌体解体死亡，工艺运行失败。
[0003]工业废水和市政污泥中常含有重金属Cu (II)，一些高氨氮废水如垃圾填埋渗滤液和冶金废水也被发现含有高浓度的Cu(II)，重金属废水中含有的N1、Cd等，还会与氨氮生成稳定的金属络合离子，为其处理增添困难。因而将含重金属的废水进行单独预处理后再与其他生产废水混合进行下一步处理，这是目前广泛采用的处理方法。首先预处理装置本身耗材又占据空间，其次，需投加重捕剂，增加了处理成本。因此，若能开发新的厌氧氨氧化反应器运行策略，提升反应器处理此类废水的脱氮性能，则有望突破此瓶颈。
(三)
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为消除重金属Cu(II)对厌氧氨氧化污泥的不利影响，通过调控进水Cu(II)的浓度来增强厌氧氨氧化污泥对Cu(II)的耐受性，提高了厌氧氨氧化反应器处理含Cu(II)废水时的去除效率和稳定性，并可提供一种耐低浓度Cu(II)的厌氧氨氧化污泥的培养方法。
[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]—种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法，其特征在于所述方法为:采用升流式厌氧氨氧化生物反应器；以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，进水中以氨氮和亚硝氮为进水基质，进水中加入Cu (II)，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液和微量元素，在厌氧、避光、温度为35 ± I °C的恒温室、进水pH为8.0?8.4的条件下，通过控制反应器中的氮容积负荷和向进水中加入的Cu(II)的量分阶段运行:第一阶段所述的反应器在氮容积负荷为15?20kg N Hi3Cl1,向进水中加入Cu (II)，使其终浓度为5?6mgL 1对污泥进行耐受性处理，运行15?20天，其间当反应器氮去除负荷降至1kg N m 3Cl1以下时，通过降低进水基质浓度至NH4+-N 70mg L \ NO2 -N 70mg L NH/-N和NO2-N之比仍为1:1，将反应器氮容积负荷降至2?5kg N Hi3Cl1;第二阶段保持第一阶段末反应器的氮容积负荷不变，降低进水中Cu(II)的加入量使Cu(II)浓度为0.3?0.5mg L \短暂运行5?10天；第三阶段在进水中氮容积负荷为2?1kg N m3d 1的条件下进行恢复运行，再逐步提升反应器中的氮容积负荷，直至反应器的氮容积负荷恢复初始状态15?20kg NHi3Cl1;第四阶段在反应器中的氮容积负荷为15?20kg N m 3d 1的情况下，从O逐步提升进水中Cu(II)的浓度，每次提升进水中Cu(II)的浓度梯度为0.5?1.0mgL \每次提升后反应器稳定运行3?5天即可继续提升，直至反应器能在进水含5?6mg L 1Cu(II)浓度下维持稳定运行。其中，所述的升流式厌氧氨氧化颗粒污泥反应器平均氮去除速率为15?20kgN m3d %所述的模拟废水中氨氮浓度为70?280mgL \亚硝氮的浓度为70?280mgL 所述的反应器中的污泥初始浓度为12?30gL 1O
[0007]进一步，进水中加入的无机盐缓冲液，相当于在进水中无机盐缓冲液各组份终浓度组成如下:KH2P048 ?1mgL 1AaCl2.2Η20 5 ?6mgL 1^MgSO4.2Η20 290 ?31OmgL 1^KHCO31240?1260mgL \溶剂为水。
[0008]再进一步，所述的进水中添加微量元素包括加入微量元素I配制液1.00?1.25H11L1和微量元素II配制液1.00?1.25ml L S微量元素I配制液的具体成分为EDTA 5.0?6.0gL \ FeSO4 9.1?9.2gL S微量元素II配制液的具体成分为EDTA 15.0?16.0gL \ ZnSO4.7Η200.40 ?0.45gL \ CoCl2.6H20 0.20 ?0.25gL \ MnCl2.4H20 0.95 ?1.0OgL 1^CuSO4.5Η20 0.20 ?0.25gL 1^NaMoO4.2Η20 0.20 ?0.25gL 1^NiCl2.6Η20 0.20 ?0.25gL \ H3BO40.010?0.015gL 1O其中微量元素II配制液中的CuSO4.5H20不计入进水中添加的Cu(II)的加入量。
[0009]再进一步，所述本发明推荐进水中NH/-N和NO2 -N的物质的量之比为1:1。
[0010]具体的，本发明所述进水中Cu(II)的加入通过加入CuCl2.2Η20或CuSO4.5Η20或它们的混合物来实现。
[0011]在厌氧氨氧化系统中，污泥沉降性能变差是导致工艺脱氮性能恶化的主要因素之一。本发明利用了重金属能刺激污泥胞外聚合物的产生以及促进污泥成分聚集的作用，在污泥活性受到短期抑制后的恢复期内，配合调节反应器的氮容积负荷，最终达到改善污泥沉降性能的目的。此外，在运行的第一阶段短期输入较高浓度的Cu(II)至关重要，其主要作用是刺激微生物产生大量胞外聚合物以抵御后期运行中蓄积的Cu(II)向胞内的渗透和长期毒害，保证细胞维持一定的活性，再配合不同阶段氮容积负荷的控制，使厌氧氨氧化污泥适应处理含一定Cu(II)浓度的废水的同时，维持较高的反应器运行稳定性。
[0012]本发明的有益效果主要体现在:不仅提供了一种处理含Cu(II)废水的反应器性能提升策略；由于厌氧氨氧化菌对铜非常敏感，进水含5mgL 1铜就已经能够使反应器内的污泥解体死亡，本发明还有效提升了反应器抵抗含铜废水不利影响的能力，提供了一种耐受Cu(II)的污泥驯化方法。
(四)
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于此:
[0014]实施例:
[0015]取平均氮去除率为15.6kg N m3d 1的某高效厌氧氨氧化反应器中的颗粒污泥，将IL该污泥接种于有效体积1.5L的升流式厌氧污泥床反应器中。该反应器初始污泥浓度为16.7gL \进水pH为8.29±0.15，反应器置于35± 1°C且厌氧避光的恒温室中稳定运行16天后，氮容积负荷稳定在16.0kg N m 3d 1左右，污泥活性为297.6mg N g 1VSS d、
[0016]以模拟废水为进水基质，加入维持微生物生长的无机盐缓冲液和微量元素，通过控制反应器中的氮容积负荷和向进水中加入的Cu(II)(本实施例加入CuCl2.2Η20)的量分阶段运行。其中(NH4)2S(V^ NaNO 2按1:2物质的量之比按各阶段所需量进行添加。进水中无机盐缓冲液各组份的终浓度为=KH2PO4 1mg L、CaCl2.2H20 5.6mg L \ MgSO4.2H20300mg L \ KHCO3 1250mg L1。
[0017]所述的进水添加微量元素I配制液1.25mlL 1和微量元素II配制液1.25mlL \微量元素I配制液及和微量元素II配制液具体成分为:
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