专利名称：一种测定厌氧氨氧化颗粒污泥活性的方法
技术领域：
本发明属于城市生活污水处理与再生领域，具体涉及厌氧氨氧化颗粒活性的测定方法。
背景技术：
2012年6月，环保部发布了《2011中国环境状况公报》。报告指出，在全国十大水系的主要污染指标中，氨氮、生化需氧量和总磷等指标排名前列，特别是在人口密集的黄河、长江流域，氨氮污染更是分别占据了第I和第2位；监测的26个国控重点湖泊(水库)中，中营养状态、轻度富营养状态和中度富营养状态的湖泊(水库)比例分别为46.2%,46.1%和
7.7%，大部分湖泊均存在由氮磷引起的富营养化问题。据相关机构预测，2008年全国废水排放量为1347亿吨，到2020年将增长到1697亿吨，废水排放总量呈上升趋势，水污染的威胁正在并将继续加剧。厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation, ΑΝΑΜΜ0Χ)是指微生物在厌氧条件下直接以NH4+为电子供体，以N03_或N02_为电子受体，将NH4+, N03_或N02_转变成N2的生物学过程。相比于其他脱氮工艺，不需外加有机物作电子供体，无需外加无机碳源，污泥产量低，无二次污染，节省供氧能耗，运行费用较低。现有的厌氧氨氧化工艺主要有生物膜法、活性污泥法。与生物膜法相比，活性污泥法能够实现较高的处理负荷，但是絮状厌氧氨氧化污泥沉降性能较差，容易从反应器中被洗出，造成反应器中生物浓度降低，脱氮性能下降。颗粒污泥具有优良的沉降性能，易于通过沉淀而持留，有利于微生物的扩增，并有较高的生物活性。王俊敏利用成功启动的UASB反应器，通过逐渐降低HRT的方式，在70d时实现颗粒化，平均粒径为0.73mm。唐崇俭利用在高负荷运行下的EGSB反应器培养出的ΑΝΑΜΜ0Χ颗粒污泥平均粒径为(2.51±0.91)mm。虽然许多研究学者已成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥，但是所培养的颗粒污泥的粒径有所不同。对于不同粒径的处理能力的研究还处于初期，Ni等通过数学模型的模拟，得出容积去除速率最大(0.8kgN/m3/d)时的最佳粒径范围是
1.0 L 3mmη通过测定不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥的处理能力，为以后颗粒污泥的培养提供了指导，通过培养厌氧氨氧化活性最高的颗粒污泥，能实现较高的处理能力。
发明内容
本发明目的在于提供一种测定厌氧氨氧化颗粒污泥活性的方法。—种测定厌氧氨氧化颗粒污泥活性的方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)人工配制 c (ΝΗ4+-Ν):c (NOf-N) =1:1.30-1:1.33，且其中 c (NH4+_N) =50_100mg/L、c(N02_-N) =65-140mg/L)、NaHCO30.5g/L的混合液，并向其中添加微量元素浓缩液1、II，其中每升混合液添加微量元素浓缩液1、II各1.0mL，得到反应用水，其中微量元素浓缩液I 的组成为:EDTA5g/L、FeS045g/L ;微量元素浓缩液 II 的组成:EDTA15g/L、H3BO40.014g/L、MnCl2.4H200.99g/L、CuSO4.5H200.25g/L、ZnSO4.7H200.43g/L、NiCl2.6H200.19g/L、NaSeO4.IOH2O0.2lg/L, NaMoO4.2H200.22g/L ；(2)测定活性污泥的方法:利用高纯氮对反应瓶进行吹脱，以消除溶解氧的影响，在33°C -36°C条件下，以体积为V的广口瓶为反应瓶，塞子上有进气口与出气口，利用基质浓度变化的最大斜率，除以反应器中污泥浓度，得出污泥的最大比反应速率(最大活性)；取厌氧氨氧化颗粒污泥，进行筛分，得到不同粒径的颗粒污泥，静沉10_20min，然后读取不同粒径污泥沉降后污泥所占的体积'，％，^……Vn，n代表筛分出几个不同的粒径范围，另测定该体积下，不同颗粒污泥的干重，计算出不同粒径范围的污泥密度P1, P2,
P 3，P 4......P η ;在每个反应瓶中各添加V#体积的步骤(I)中的反应用水，然后并分别加入V1 '，V2 ; ,V3 ; ,V4 ;……\丨的不同粒径的厌氧氨氧化颗粒污泥，其中V水为80%V-85%V，V广，V2 ; , V3 ;，V/……Vn ’为6%-7%V，计算得到每个反应瓶中的污泥浓度MLSS1= P J1 ’ /(V1 ; +V*), MLSS2=P2V2 ; /(V2' +V水)，MLSS3=P 3V3 ' /(V3' +V水)，MLSS4= P 4V4 ' /(V +V水)……MLSSn=PnVn' / (Vn / +V水)；污泥活性测定，将准备好的反应瓶放入已达试验温度33°C -36°C的恒温水浴摇床中，控制摇床转速在80-120r/min，利用氮气吹脱25_30min，然后开始试验，试验过程中通过PH计观察反应瓶中pH的变化，并通过加入HCl或NaOH维持反应瓶中pH在7.4-8.0之间，试验过程中，每隔0.5-1.0h停止通入氮气，从反应瓶中取样进行测试，后通入氮气再启动摇床继续试验；污泥 活性数据处理，对每个反应瓶测定多个时刻体系上清液中总氮浓度，然后绘制总氮浓度变化曲线，从而求出不同粒径所对应的反应瓶中基质浓度变化的最大斜率V1,
V2, V3, V4......Vn，然后用不同粒径所对应的反应瓶中总氮浓度变化的最大斜率V1, V2, V3,
V4……Vn除以反应瓶中污泥浓度MLSS1，MLSS2, MLSS3, MLSS4……MLSSn,即能得到不同粒径的污泥的最大活性 vmaxl，Vmax2, Vmax3, Vmax4……vmaxn。并进一步得到何种粒径的污泥的活性最大。这为以后培养高效的厌氧氨氧化颗粒污泥，实现较高的处理负荷，提供了理论支持。与现有厌氧氨氧化污泥活性测定方法相比，本发明具有以下有益效果:1)本发明能够对不同粒径的厌氧氨氧化颗粒污泥的处理能力进行测定，得到最佳的颗粒粒径。2)本发明能够为以后培养厌氧氨氧化颗粒污泥的粒径提供指示作用，实现反应器更好的去除能力。
图1是本发明采用的试验装置示意图①高纯氮气，纯度为92%②反应瓶③恒温水浴摇床④pH计⑤氮气吹脱进气口 /取样口⑥氮气吹脱出气口/取样时氮气进气口图2是采用本发明方法测得的基质浓度变化曲线图3是采用本发明方法测得的不同粒径范围内的颗粒污泥的活性。以下结合具体实施方式
对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
具体实施例方式采用的试验装置示意图见图1，但本发明并不限于以下实施例。实施例1:测定UASB反应器内形成厌氧氨氧化颗粒污泥不同粒径的处理能力。反应瓶的总体积为1.0L,通入92%的氮气进行除氧,控制摇床的转速为100r/min,控制摇床水浴的温度为 35°C，试验用水为 c(NH4+-N)=52mg/L、c (NO2^-N) =70mg/L、NaHCO30.5g/L、微量元素浓缩液1、II各lmL/L，微量元素浓缩液I的组成(g/L):EDTA5、FeS045 ;微量元素浓缩液II的组成(g/L):EDTA15、H3BO40.014、MnCl2.4Η200.99、CuSO4.5Η200.25、ZnSO4.7Η200.43、NiCl2.6Η200.19、NaSeO4.IOH2O0.21、NaMoO4.2Η200.22取厌氧氨氧化颗粒污泥进行筛分，对污泥进行分粒径范围为:0.6-1.0mm，
1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm,各取每个粒径范围内的颗粒污泥5mL, 6.5mL, 5mL, 6mL,然后对该污泥进行烘干，测得每个粒径范围的颗粒污泥的干重为:0.5315g，0.272g，0.209g,0.249g，则通过计算得每个粒径范围的颗粒污泥的密度为:0.1063g/mL, 0.042g/mL,0.042g/mL,0.0415g/mL。分别取0.6-1.0mm, 1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm四种不同粒径组分的颗粒污泥各:45mL，45.5mL, 43mL, 45mL,并加入上述人工配水各900mL，则每个反应器中的污泥浓度为2.29g/L，3.877g/L，1.8941g/L，3.629g/L，将准备好的反应瓶放入已达试验温度35°C的恒温水浴摇床中，控制摇床转速在100r/min,利用氮气吹脱30min,然后开始试验,试验过程中通过pH计观察反应瓶中pH的变化，加入适量的HCl维持反应瓶中pH在7.4-8.0之间，试验过程中，每隔30m in停止氮气，从反应瓶中取样，后通入氮气再启动摇床继续试验。对每个反应瓶中所取的上清液进行测定，绘制浓度变化曲线，根据求出0.6-1.0mm, 1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm四种不同粒径的基质浓度变化曲线最大斜率，分别为:1.20,0.82,0.3646，1.16，利用各自的最大斜率除以各对应的反应瓶中的污泥浓度 2.29g/L, 3.877g/L, 1.8941g/L, 3.629g/L,则得出 0.6-1.0mm，1.0-1.5mm，1.5-2.0mm，>2.0mm四种不同粒径的基质最大比反应速率为0.5246kgN/ (kg *d),0.2122kgN/ (kg *d),
0.1925kgN/ (kg.d), 0.2638kgN/ (kg.d)。得出的结论是当粒径范围在 0.6-1.0mm 之间时，厌氧氨氧化颗粒的处理能力较强。测得的基质浓度变化曲线见图2，测得的不同粒径范围内的颗粒污泥的活性见图3。
权利要求
1.一种测定厌氧氨氧化颗粒污泥活性的方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)人工配制 C (NH4+-N): C (NOf-N) =1:1.30-1:1.33,且其中 c (NH4+_N) =50_100mg/L、c (NOf-N)=65-140mg/L)、NaHCO30.5g/L的混合液，并向其中添加微量元素浓缩液1、II，其中每升混合液添加微量元素浓缩液1、II各1.0mL，得到反应用水，其中微量元素浓缩液I的组成为:EDTA5g/L、FeS045g/L ;微量元素浓缩液 II 的组成:EDTA15g/L、H3BO40.014g/L、MnCl2.4H200.99g/L、CuSO4.5H200.25g/L、ZnSO4.7H200.43g/L、NiCl2.6H200.19g/L、NaSeO4.IOH2O0.2lg/L, NaMoO4.2H200.22g/L ； (2)测定活性污泥的方法:利用高纯氮对反应瓶进行吹脱，以消除溶解氧的影响，在330C -36 °C条件下，以体积为V的广口瓶为反应瓶，塞子上有进气口与出气口，利用基质浓度变化的最大斜率，除以反应器中污泥浓度，得出污泥的最大比反应速率； 取厌氧氨氧化颗粒污泥，进行筛分，得到不同粒径的颗粒污泥，静沉10_20min，然后读取不同粒径污泥沉降后污泥所占的体积V1, V2，V3，V4……Vn，n代表筛分出几个不同的粒径范围，另测定该体积下，不同颗粒污泥的干重，计算出不同粒径范围的污泥密度P1, P2, P3,P 4......P η ; 在每个反应瓶中各添加V#体积的步骤(I)中的反应用水，然后并分别加入V/ ,N2'，V3 ; ,V4 ;……\丨的不同粒径的厌氧氨氧化颗粒污泥，其中V水为80%V-85%V，V/ ,V2 ;，V，V……Vn ’为6%-7%V，计算得到每个反应瓶中的污泥浓度MLSS1= P J1 ’ / (V+V水)，MLSS2= P 2V2 ; / (V2 ; +V水)，MLSS3=P 3V3 ; / (V3 ; +V水)，MLSS4= P 4V4 ; / (V4 ;+V水)……MLSSn=PnVn' / (Vn / +V水)； 污泥活性测定，将准备好的反应瓶放入已达试验温度33°C _36°C的恒温水浴摇床中，控制摇床转速在80-120r/min,利用氮气吹脱25_30min,然后开始试验,试验过程中通过pH计观察反应瓶中PH的变化，并通过加入HCl或NaOH维持反应瓶中pH在7.4-8.0之间，试验过程中，每隔0.5-1.0h停止通入氮气，从反应瓶中取样进行测试，后通入氮气再启动摇床继续试验； 污泥活性数据处理，对每个反应瓶测定多个时刻体系上清液中总氮浓度，然后绘制总氮浓度变化曲线，从而求出不同粒径所对应的反应瓶中基质浓度变化的最大斜率Vl，v2, V3,V4......Vn，然后用不同粒径所对应的反应瓶中总氮浓度变化的最大斜率V1, V2, V3, V4......Vn除以反应瓶中污泥浓度MLSS1，MLSS2,MLSS3,MLSS4……MLSSn,即能得到不同粒径的污泥的最 舌!'生 Vmaxl，Vmax2，Vmax3，ax4 Vmaxn。
全文摘要
一种测定厌氧氨氧化颗粒污泥活性的方法，属于城市生活污水处理与再生领域。厌氧氨氧化颗粒污泥进行筛分，分别测得密度，在不同的反应瓶中分别加入反应用水并分别加入不同粒径的污泥颗粒，通过测定基质浓度变化的最大斜率，除以反应器中污泥浓度，得出污泥的最大比反应速率(最大活性)。本发明能够为以后培养厌氧氨氧化颗粒污泥的粒径提供指示作用，实现反应器更好的去除能力。
文档编号G01N15/00GK103115855SQ201310058809
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者李冬, 李德祥, 吴迪, 王斌, 梁瑜海, 高伟楠, 杨胤, 何永平, 张翠丹, 张玉龙, 吴青, 周元正, 苏庆岭, 门绚, 曾辉平, 张 杰 申请人:北京工业大学