一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法
【专利摘要】本发明公开了一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，属于废水生物处理【技术领域】。采用序批式活性污泥反应器接种富含氨氧化菌的絮状活性污泥，通过控制反应器的进水水质、表面上升气量、溶解氧、温度、水力停留时间和沉降时间等参数，可在90~120天内培养出亚硝化颗粒污泥，并且亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质符合厌氧氨氧化的进水要求。本发明通过实现亚硝化污泥的颗粒化，使得污泥具有优良的沉降性能，可有效增强系统泥水分离性，并且颗粒污泥具有不易发生污泥膨胀、抗毒性冲击能力强和承受氨氮负荷高等优势。同时，颗粒污泥具有较高的微生物量，处理高氨氮废水时反应速率快，可减少反应器体积、水力停留时间和二沉池体积等。
【专利说明】一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法【技术领域】
[0001]本发明属于废水生物处理【技术领域】，具体涉及一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法。
【背景技术】
[0002]厌氧氨氧化技术(Anammox)是荷兰Delft大学20世纪末发展开发的一项新型的节能生物脱氮技术。在Anammox菌存在下，以NH4+_N为电子供体、Ν02__Ν为电子受体、轻胺和联氨为关键中间产物及N2为最终产物，具有动力消耗低、无需氧气参加、无需碳源和污泥产量低等优势，并成功被应用于焦化废水、垃圾渗滤液等高氨氮废水的治理，引起了全世界科研工作者的广泛关注。
[0003]由于Anammox工艺需要NOf-N作为电子受体，因此,Anammox工艺一般需要前置亚硝化工艺将废水中的一部分NH/-N转化成Ν02_-Ν。亚硝化工艺的目的是将反应器中约50%的氨氮氧化为Ν02_-Ν阶段，并阻止其进一步生成Ν03_-Ν，在通过后续的Anammox工艺进行反硝化。亚硝化工艺的关键在于氨氧化菌(AOB)的富集和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘汰。目前，控制反应器处于较低的溶解氧浓度，利用AOB和NOB对溶解氧的亲和力不同，从而选择性的抑制NOB是比较常见的方法。但是在低溶解氧条件下，亚硝化反应器的硝化活性较低，导致反应速率下降，并且低溶解氧的环境容易造成丝状菌膨胀和污泥沉降性能下降，这些缺陷限制了亚硝化-Anammox联用技术的进一步推广和应用。
[0004]本发明的目的在于提供一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，通过序批式活性污泥反应器(SBR)接种富含氨氧化菌(AOB)的絮状活性污泥，控制反应器的进水水质、曝气量、溶解氧和水力停留时间等参数，以沉降时间为选择压，可在90-120天内培养出亚硝化颗粒污泥，亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质符合厌氧氨氧化的进水要求。同时，亚硝化颗粒污泥反应器生物量大、运行效率高、污泥沉降性能好，相比于传统的亚硝化活性污泥反应器具有明显的优势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，解决现有亚硝化活性污泥工艺运行效率低、污泥沉降性能差难题。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征在于包括如下步骤:
(1)采用序批式活性污泥反应器(SBR)驯化培养亚硝化颗粒污泥，反应器接种富含氨氧化菌的絮状活性污泥，接种污泥体积占反应器总体积的30-50%;
(2)配置SBR反应器进水，pH为7.5~8.0，进水COD浓度为400~800 mg/L,进水NH4+_N浓度为600~800 mg/L，进水总磷浓度为50~80 mg/L ；
(3)控制SBR反应器的表面上升气量1.0-2.5 m/min，溶解氧为广3 mg/L，温度为25~30°C，水力停留时间16 h，沉降时间15 min，可在90-120天内培养出亚硝化颗粒污泥，亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质符合厌氧氨氧化的进水要求。
[0006]所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(1)中SBR反应器高径比为5~10，反应器采用底部进水和底部微孔曝气，控制反应器的排水率为50%。
[0007]所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(3)中的亚硝化颗粒污泥颜色为黄褐色，形状为球形或椭球形，平均粒径为
0.8~3.0mm,沉降速度为20~50 m/h。
[0008]所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(3)中的亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质为NH4+-N与Ν02_-Ν浓度比值为1:0-1.5)，NOf-N 浓度 30~60 mg/L, pH 值为 7.7~8.5。
[0009]本发明提供的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其体现的优势和特点是:
(I)相比于传统的亚硝化活性污泥，亚硝化颗粒污泥具有优良的沉降性能，可有效增强系统泥水分离性，并且颗粒污泥具有不易发生污泥膨胀、抗毒性冲击能力强和承受氨氮负荷闻等优势。
[0010](2)相比于传统的亚硝化活性污泥反应器，亚硝化颗粒污泥反应器的生物量大、微生物结构致密，处理高氨氮废水时反应速率快，可减少反应器体积、水力停留时间和降低二沉池体积等。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1是本发明的序批式活性污泥反应器(SBR)示意图:反应器主体(1)、曝气机
(2)、进水泵(3)、出水电磁阀(4)、时间控制程序(5)、配水箱(6)。
[0012]附图2是本发明培养的亚硝化颗粒污泥宏观照片。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，以下实施例所述是用于说明本发明，并不用以限制本发明。
[0014]采用序批式活性污泥反应器(SBR)驯化培养亚硝化颗粒污泥，反应器示意图见附图1。SBR包括反应器主体(1)、曝气机(2)、进水泵(3)、出水电磁阀(4)、时间控制程序(5)、配水箱(6)。SBR反应器内径8cm，有效高度64cm，高径比为8:1。反应器采用底部进水和底部微孔曝气，控制反应器的排水率为50%。反应器接种富含氨氧化菌的絮状活性污泥，接种污泥体积占反应器总体积的30%。
[0015]采用模拟废水驯化培养好氧颗粒污泥，C6H12O6为模拟碳源，NH4Cl为模拟氮源，KH2PO4为模拟磷源，所用人工配水水质如下:配置SBR反应器进水pH为7.8，COD浓度为600mg/L,初始进水NH4+-N浓度为600mg/L,每月提高100mg/L,直到800 mg/L后不变,总磷浓度为 60 mg/L, CaCl2.2H20 30 mg/L, MgSO4.7 H2O 25 mg/L, FeSO4.7 H2O 20 mg/L。每升模拟废水中添加 ImL 微量元素=H3BO3 0.05 g/L, ZnCl2 0.05 g/L, CuCl2 0.03 g/L, MnSO4.H2O
0.05 g/L, (NH4) 6Mo024.4H20 0.05 g/L, AlCl3 0.05 g/L, CoCl2.6H20 0.05 g/L, NiCl2
0.05 g/L。控制SBR反应器的表面上升气量1.5 m/min，溶解氧为2 mg/L，温度为28°C，水力停留时间16 h。运行模式为控制SBR反应器的一周期为6h，进水5min，前静置25min，曝气300min，沉降时间由15 min逐渐减少为2 min，出水5min，其余为闲置时间。
[0016]经过120天的驯化，反应器成功培养出亚硝化颗粒污泥，所培养的亚硝化颗粒污泥颜色为黄褐色，形状为球形或椭球形，平均粒径为2.5 mm (附图2)，沉降速度为38 m/h。以第118天出水水质为例,亚硝化颗粒污泥反应器为NH/-N与NOf-N浓度分别为240.5和284.4mg/L,比值为1:1.18，出水Ν03_-Ν浓度为46.8 mg/L, pH值为8.1，亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质符合 厌氧氨氧化的进水要求。
【权利要求】
1.一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征在于包括如下步骤: (1)采用序批式活性污泥反应器(SBR)驯化培养亚硝化颗粒污泥，反应器接种富含氨氧化菌的絮状活性污泥，接种污泥体积占反应器总体积的30-50%; (2)配置SBR反应器进水，pH为7.5~8.0，进水COD浓度为400~800 mg/L,进水NH4+_N浓度为600~800 mg/L，进水总磷浓度为50~80 mg/L ； (3)控制SBR反应器的表面上升气量1.0-2.5 m/min，溶解氧为广3 mg/L，温度为25~30°C，水力停留时间8~16 h，沉降时间2~15 min，可在9(Tl20天内培养出亚硝化颗粒污泥，亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质符合厌氧氨氧化的进水要求。
2.根据权利要求1所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(1)中SBR反应器高径比为5~10，反应器采用底部进水和底部微孔曝气，控制反应器的排水率为50%。
3.根据权利要求1所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(3)中的亚硝化颗粒污泥颜色为黄褐色，形状为球形或椭球形，平均粒径为0.8~3.0mm，沉降速度为20~50 m/h。
4.根据权利要求1所述的一种与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化颗粒污泥的培养方法，其特征是:所述的步骤(3)中的亚硝化颗粒污泥反应器的出水水质为NH4+-N与Ν02_-Ν浓度比值为 I: (I~1.5)，NOf-N ·浓度 30~60 mg/L, pH 值为 7.7~8.5。
【文档编号】C02F3/30GK103708616SQ201410000669
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】杜斌, 魏东, 王晓东, 史吏, 吕阳, 张格 , 史树生 申请人:济南大学