专利名称：一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法
技术领域：
本发明涉及一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法。
背景技术：
氮素等营养元素在水体中的累积会导致水体富营养化的发生，并使水体生态系统遭受到严重的破坏。厌氧氨氧化菌能够以亚硝酸盐为电子受体，氧化氨生成氮气而去除水体中的氮素。相比于传统的硝化反硝化生物脱氮工艺，基于厌氧氨氧化菌的新型厌氧氨氧化脱氮工艺具有低耗高效的优势，具有光明的应用前景。由于作为自养型细菌的厌氧氨氧化菌细胞产率很低，倍增时间长，生长慢，且对环境条件敏感，致使厌氧氨氧化工艺的启动十分困难，耗时较长。世界上第一个工业规模的厌氧氨氧化反应器的启动耗费了近3年的时间。这极大的限制了厌氧氨氧化工艺的推广应用，因此研发一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法能够有效的促进厌氧氨氧化工艺的研究及工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厌氧氨氧化工艺的快速启动方法。本发明采用的技术方案是一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法，所述方法包括(1)在厌氧氨氧化反应器中接种占反应器有效体积30% 70%的非厌氧氨氧化污泥，从反应器启动开始即以5 20d的时间间隔向反应器中添加占反应器有效体积 1/250 1/10的厌氧氨氧化污泥，反应器在模拟废水条件下运行；所述非厌氧氨氧化污泥为下列之一硝化污泥、反硝化污泥、产甲烷污泥等；所接种的非厌氧氨氧化污泥种类及形态不定，可为絮状污泥、颗粒污泥或两者的混合污泥；所述厌氧氨氧化污泥为经富集培养成功、具有一定活性的厌氧氨氧化污泥，可由实验室规模、中试规模或工业规模厌氧氨氧化反应器或特定条件下保存的厌氧氨氧化菌种提供；(2)以惰性气体控制反应器及进水为厌氧条件(进水中氧含量低于0. 5%空气饱和度)，控制温度在观 37°C，用盐酸或氢氧化钠调节进水pH为7. 0 8. 5，并设置进水中氨(由铵盐提供)与亚硝酸盐的摩尔比为1 0. 9 1. 3，初始氨氮浓度(即NH4+形式存在的N的浓度)以和水力停留时间分别为35 TOmg^L-1和M 3 ；模拟废水中铵盐和亚硝酸盐按照前述标准进行设定，其他组分(其作用是提供必要的养分)可参照常规厌氧氨氧化富集培养的通用配方；(3)反应器连续流进出水，每天对进出水中的氨氮和亚硝酸盐氮浓度进行监测， 根据出水亚硝酸盐浓度决定是否改变厌氧氨氧化反应器的进水基质浓度或水力停留时间 当亚硝酸盐氮浓度(以亚硝酸盐中的N计)降低至15mgN · L—1及以下时，提高进水中氨氮和亚硝酸盐氮的浓度或缩短水力停留时间，氨氮和亚硝酸盐氮的浓度每次同步提高14 SSmgN·!/1，水力停留时间在3 3 之间时，每次缩短1 池；水力停留时间小于3小时，每次缩短0. 01 0. 3h，直至反应器达到较高的氮去除负荷(0. 5kgN · m_3 · cf1以上)并能够稳定运行。本发明通过定时向使用非厌氧氨氧化污泥启动厌氧氨氧化的反应器中投加少量富集培养成功的厌氧氨氧化菌为反应器提供某些生长因子，并改善厌氧氨氧化的工艺启动条件，加快非厌氧氨氧化污泥中厌氧氨氧化菌的生长；辅以基质浓度及水力停留时间的及时调整以避免基质缺乏并加快污泥的颗粒化进程。试验证明此方法能大大缩短厌氧氨氧化反应器的启动时间。优选的，所述模拟废水中除(NH4)2SO4和NaNO2以外的组分组成如下KH2P045 15mg · ΙΛ CaCl2 · 2Η20 4 IOmg · Λ MgSO4 · 7Η20200 400mg · Λ KHCO3,1000 1500mg ·ΙΛ微量元素浓缩液I 1. 25mL 微量元素浓缩液III. 25mL .L—1 ；其中微量元素浓缩液I的组成为:EDTA4 6g · L-1，FeSO4 · 7H20 8 IOg · L—1，溶剂为水；微量元素浓缩液 II 组成为:EDTA 10 20g · Λ H3BO4O. 01 0. 02g · Λ MnCl2 · 4Η20 0· 5 2· Og · Λ CuSO4 · 5Η20 0· 1 0· 5g · ΙΛ ZnSO4 · 7Η20 0· 2 0· 6g · Λ NiCl2 · 6Η20 0· 1 0· 5g · Λ NaMoO4 · 2Η20 0· 1 0· 3g · Γ1，CoCl2 · 6Η20 0· 1 0· 5g。反应器运行时，出气口需进行水封，水封位置得宜，既保证产生的氮气排气通畅， 又保证反应器的厌氧环境。本发明的有益效果主要体现在本发明添加活性较高的厌氧氨氧化污泥，为非厌氧氨氧化泥源启动的厌氧氨氧化反应器提供某些生长因子，改善厌氧氨氧化的工艺启动条件，加快厌氧氨氧化菌的生长；基质浓度及水力停留时间的及时调整能避免基质缺乏并有利于厌氧氨氧化污泥的颗粒化，大大缩短了厌氧氨氧化反应器的启动时间，有利于厌氧氨氧化工艺的推广应用。
具体实施例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 采用普通好氧活性污泥(取自杭州市四堡污水处理厂曝气池)启动有效体积为 13. 5L的折流板厌氧氨氧化反应器。控制温度为30士 1 °C，进水pH在控制在8. 0士0. 5，进水氨与亚硝酸盐的摩尔比为1 1，反应器出气口水封以避免空气中的氧进入反应器。起始氨及亚硝酸盐浓度均为 70mgN ·Ι^，初始水力停留时间设定为Mh。启动时好氧活性污泥占反应器有效体积的50%。进水为模拟废水，组成为(NH4)2SOJOmgN· Λ NaN0270mgN · Γ1, KH2PO4IOmg · Λ CaCl2 · 2Η20 5. 6mg · Λ MgSO4 · 7Η20 300mg · Λ KHC031250mg · L—1，微量元素浓缩液 I、II 各1. 25mL · Γ1，溶剂为水。其中，微量元素浓缩液I的组成为=EDTA 5g · L-1，FeSO4 · 7Η209· 14g · L—1，溶剂为水；微量元素浓缩液 II 组成为 EDTA 15g · ΙΛ H3BO4O. 014g · Λ MnCl2 · 4Η20 0. 99g · Λ CuSO4 · 5Η20 0. 25g · ΙΛ ZnSO4 · 7Η20 0. 43g · Λ NiCl2 · 6Η20 0. 21g · Λ NaMoO4 · 2Η20 0. 22g · ΙΛ CoCl2 · 6Η20 0. 2 ，溶剂为水。进水使用氮气除氧，使水中氧含量低于0. 5%空气饱和度。在反应器启动时添加成功富集培养的厌氧氨氧化污泥(取自厌氧氨氧化反应器)60mL，添加量与反应器有效体积之比为1 225，之后每隔20d向反应器中加入富集培养成功的厌氧氨氧化污泥60mL， 之后的65d水力停留时间从Mh以池的步幅逐步缩短到8h，进水氨浓度从70mgN · Γ1 增加到T 154mgN · L-1 (每次NH4+_N和Ν02__Ν各增加28mgN · L-1)。总氮去除负荷达到了 0. 58kgN · m_3 · cf1，继续运行至第87天，水力停留时间缩短至池，进水氨和亚硝酸盐浓度升高至182mgN · L-1，总氮去除负荷达到2. 5kgN · m_3 · cf1。实施例2:采用模拟废水(组成同实施例1)，并使用氮气除氧，使水体中氧含量低于0.5% 空气饱和度。进水pH在控制在8. 2士0.2。反应器出气口水封以避免空气中的氧进入反应器。在有效体积为8. 6L的上流式厌氧污泥床反应器中接种硝化污泥(取自气提式硝化反应器)4. 6L，SS为23. 6g ·Ι^，VSS/SS为61. 0%。启动时硝化污泥占反应器有效体积的65%。 反应器启动时添加富集培养成功的厌氧氨氧化污泥0. 2L(取自厌氧氨氧化反应器)，添加污泥量与反应器有效体积之比为1 23。此后每隔IOd向反应器添加成功富集培养的厌氧氨氧化污泥0. 2L。控制温度为35士 1°C，水力停留时间为Mh，进水pH在8. 0左右，进水氨与亚硝酸盐的摩尔比为1 1。起始氨及亚硝酸盐浓度均为TOmgN*!/1,每天的监测到的出水亚硝酸盐浓度均低于15mgN · L—1，调整进水基质浓度，进水氨及亚硝酸均以28mgN · Γ1 的增幅递增。经过10天的运行时间，总氮去除负荷超过了 0. 5kgN · m_3 · cf1，继续运行至第 31天，总氮去除负荷达到2. 43kgN · m_3 · cf1。
权利要求
1.一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法，所述方法包括(1)在厌氧氨氧化反应器中接种占反应器有效体积30% 70%的非厌氧氨氧化污泥， 从反应器启动开始即以5 20d的时间间隔向反应器中添加占反应器有效体积1/250 1/10的厌氧氨氧化污泥，反应器在模拟废水条件下运行；所述非厌氧氨氧化污泥为下列之一硝化污泥、反硝化污泥、产甲烷污泥；(2)以惰性气体控制反应器及进水为厌氧条件，控制温度在观 37°C，用盐酸或氢氧化钠调节进水pH为7. 0 8. 5，并设置进水中氨与亚硝酸盐的摩尔比为1 0. 9 1. 3，初始氨氮浓度和水力停留时间分别为35 70mg · L—1和M 32h ；(3)反应器连续流进出水，每天对进出水中的氨氮和亚硝酸盐氮浓度进行监测，根据出水亚硝酸盐氮浓度决定是否改变厌氧氨氧化反应器的进水基质浓度或水力停留时间当亚硝酸盐氮的浓度降低至15mgN · L—1及以下时，提高进水中氨氮和亚硝酸盐氮的浓度或缩短水力停留时间，氨氮和亚硝酸盐氮浓度每次同步提高14 35mgN化、水力停留时间在3 3 之间时，每次缩短1 ；水力停留时间小于3小时，每次缩短0. 01 0.池，直至反应器的氮去除负荷达到0. 5kgN · πΓ3 · Cf1以上并能够稳定运行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述模拟废水中除(NH4)#04和NaNO2以外的组分组成如下:ΚΗ2Ρ045 15mg · Λ CaCl2 · 2Η20 4 IOmg · Λ MgSO4 · 7Η20 200 400mg · Γ1, KHCO3,1000 1500mg · Γ1,微量元素浓缩液 I 1. 25mL · Γ1、微量元素浓缩液III. 25mL · L—1 ；其中微量元素浓缩液I的组成为EDTA 4 6g · L—1，FeSO4 · 7H20 8 IOg · Γ1,溶剂为水；微量元素浓缩液II组成为EDTA 10 20g · Γ1, H3BO4O. 01 0. 02g · Γ1，MnCl2 · 4Η20 0· 5 2. Og · Γ1，CuSO4 · 5Η20 0· 1 0· 5g · Γ1，ZnSO4 · 7Η200· 2 0. 6g 'T1jNiCl2 ·6Η20 0· 1 0· 5g · Γ1，NaMoO4 · 2Η20 0· 1 0· 3g · Λ CoCl2 ·6Η20 0. 1 0. 5g。
全文摘要
本发明提供了一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法，本发明通过定时向使用非厌氧氨氧化污泥(如硝化污泥、反硝化污泥、产甲烷污泥等)启动厌氧氨氧化工艺的反应器中投加少量富集培养成功的厌氧氨氧化污泥为反应器提供某些生长因子，改善厌氧氨氧化工艺的启动条件，并能够增加部分菌源加快反应器污泥中厌氧氨氧化菌的富集；在此基础上及时调整基质浓度及水力停留时间以避免基质缺乏并加快厌氧氨氧化菌的生长及污泥的颗粒化进程，大大缩短了厌氧氨氧化反应器的启动时间，有利于厌氧氨氧化工艺的推广应用。
文档编号C02F3/28GK102259976SQ20111013394
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者余妤, 俞津津, 邢丽娜, 金仁村, 阳广凤, 马春 申请人:杭州师范大学