專利名稱：利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著氮素污染的加劇和人們環(huán)境保護意識的增強，廢水生物脫氮技術(shù)引起了世界各國的普遍關(guān)注，成為水污染控制的重要研究方向。傳統(tǒng)生物脫氮的基本原理是先在好氧條件下通過硝化反應(yīng)將氨氮氧化為硝酸鹽，再在有機物參與下通過缺氧反硝化反應(yīng)將硝酸鹽還原成氣態(tài)氮從水中逸出。在此過程中，氮素轉(zhuǎn)化路徑很長，導(dǎo)致傳統(tǒng)生物脫氮工藝的動力消耗過大，而且需要有機物的參與，增加了工藝的運行費用和復(fù)雜程度。與之相比，近年來發(fā)現(xiàn)的厭氧氨氧化工藝能夠在厭氧或缺氧條件下，利用厭氧氨氧化細菌以NO2-為電子受體，將NH4+直接氧化為氮氣(N2)，是目前已發(fā)現(xiàn)的最簡捷的生物脫氮過程，具有能耗低、且無需外加有機物的優(yōu)點。但是，由于厭氧氨氧化細菌是生長十分緩慢的自養(yǎng)細菌，其在自然界的分布特點尚不清楚，因而目前成功運行的厭氧氨氧化反應(yīng)器中普遍存在著負荷較低、去除率偏低、運行條件要求苛刻等問題。顆粒污泥是大量細菌聚集生長形成的具有良好沉降性能的顆粒狀微生物聚集體，顆粒污泥在高效厭氧反應(yīng)器如UASB(上流式厭氧反應(yīng)器)、EGSB(膨脹顆粒床反應(yīng)器)和IC(厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器)等中是實現(xiàn)高效運行的關(guān)鍵和前提。在厭氧氨氧化反應(yīng)器中培養(yǎng)出具有較高活性的厭氧氨氧化顆粒污泥，可以提高反應(yīng)器中的生物量，提高運行穩(wěn)定性和處理效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有厭氧氨氧化反應(yīng)器中由于污泥濃度低而造成的反應(yīng)器容積負荷低和去除率低等問題。針對上述問題，本發(fā)明提供了一種厭氧氨氧化顆粒污泥和它的培養(yǎng)方法。
本發(fā)明公開的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)分別選取普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，并將二者混合均勻，裝入配有三相分離器的上流式厭氧反應(yīng)器；2)配制含有氨氮和亞硝酸氮，不含有機碳源的模擬廢水，所述模擬廢水中氨氮濃度為200～800mg/L，氨氮與亞硝酸氮的比例在0.7～1.2之間；在模擬廢水中還需添加適量的磷酸鹽、微量元素和酵母浸膏保證微生物的正常生長；3)從所述反應(yīng)器的底部泵入所述的模擬廢水，廢水流經(jīng)所述混合污泥后從反應(yīng)器上部流出，部分出水回流，將反應(yīng)器的水力上升流速控制在1～2m/h之間；4)保持反應(yīng)器內(nèi)的溫度在28～33℃之間，pH值在7.5～8.5之間，氧化還原電位值在-100～-50mv之間，水力停留時間為8～14小時，穩(wěn)定運行一段時間后，在反應(yīng)器內(nèi)獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。
在本發(fā)明中，所述普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥的混合比例優(yōu)選為(1～10)∶1，更優(yōu)選的混合比例為(1～2)∶1。
在本發(fā)明中，所述微量元素為Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca和Fe中的一種或幾種，每種微量元素在模擬廢水的濃度為0.0005～0.005g/L。
在本發(fā)明中，所述磷酸鹽為K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH2PO4中的一種或幾種，磷元素在模擬廢水的濃度為0.01～0.1g/L。
在本發(fā)明中，酵母浸膏在模擬廢水中的濃度為0.01～0.1g/L。
按照本發(fā)明所述方法培養(yǎng)出的厭氧氨氧化顆粒污泥具有良好性能，可使反應(yīng)器的容積負荷、去除效率以及運行穩(wěn)定性等方面都得到較大的提高。
具體實施例方式
首先把普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥混合均勻，普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥混合比例優(yōu)選為(1～10)∶1，更優(yōu)選的比例為(1～2)∶1。然后把混合泥裝入配有三相分離器的上流式厭氧反應(yīng)器中，三相分離器的作用在于截流接種污泥中的絮狀泥。采用含有氨氮和亞硝酸氮的模擬廢水啟動反應(yīng)器，廢水中氨氮濃度為200～800mg/L，氨氮與亞硝酸氮的比例控制在0.7～1.2之間，在模擬廢水中還添加了適量的磷酸鹽、微量元素和酵母浸膏以保證微生物的正常生長，磷元素在模擬廢水的濃度為0.01～0.1g/L，Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca和Fe等微量元素在模擬廢水的濃度為0.0005～0.005g/L，酵母浸膏在模擬廢水的濃度為0.01～0.1g/L，廢水中不含有機碳源。從所述反應(yīng)器的底部泵入所述的模擬廢水，廢水流經(jīng)所述混合污泥后從反應(yīng)器上部流出，部分出水回流，將反應(yīng)器的水力上升流速控制在1～2m/h之間，以保證污泥床層具有一定的膨脹率。為保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運行，對下列運行參數(shù)進行控制溫度28～33℃，pH值7.5～8.5，ORP值-100～-50mv，水力停留時間8～14小時，穩(wěn)定運行一段時間后，反應(yīng)器內(nèi)就可獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。
實施例1把處理啤酒廢水的某UASB反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥和處理生活污水的某CASS池中的好氧活性污泥按1∶1的比例混合均勻。然后把混合泥接種到上流式厭氧反應(yīng)器中，該反應(yīng)器的總體積為3.05L，其中反應(yīng)區(qū)體積為1.60L，沉淀區(qū)1.04L，沉淀區(qū)中配有三相分離器，接種后反應(yīng)器中的污泥濃度為13.2g SS/L。模擬廢水中氨氮濃度為200～600mg/L，氨氮與亞硝酸氮的比為0.7，此外上述廢水中還添加了KH2PO4、微量元素和酵母浸膏，濃度分別為0.05gP/L、0.001g Zn/L、0.0005g Co/L、0.002g Mn/L、0.0008g Cu/L、0.0012g Mo/L、0.003g Ca/L、0.002g Fe/L和0.05g酵母浸膏/L，模擬廢水中不含有機碳源。反應(yīng)器的操作條件為溫度29～31℃，pH值7.9～8.3，水力停留時間8～12小時，反應(yīng)器內(nèi)的ORP控制在-80～-50mv，水力上升流速控制在1～2m/h。穩(wěn)定運行200天左右后反應(yīng)器內(nèi)觀察到棕褐色的厭氧氨氧化顆粒污泥。顆粒污泥的主要粒徑范圍為0.4～1.2mm，其中0.6～1.0mm的占55.8％，大于1.0mm的占20.9％；顆粒污泥的沉降速度平均為53.5m/h；厭氧氨氧化速率約為0.2kgN/(kgVSS·d)。
將培養(yǎng)出的厭氧氨氧化顆粒污泥放入另一上流式厭氧反應(yīng)器中處理模擬廢水，在總氮容積負荷2.5kg/(m3·d)條件下，氨氮和亞硝酸氮的去除率均可達到95％以上，該反應(yīng)器工作性能良好，并且具有較高的穩(wěn)定性。
實施例2把處理淀粉廢水的某EGSB反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥和處理生活污水的某曝氣池中的好氧活性污泥按10∶1的比例混合均勻。其余操作過程與實施例1相同，連續(xù)培養(yǎng)320天左右后反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)厭氧氨氧化顆粒污泥。
實施例3采用與實施例1相同的接種污泥，KH2PO4、微量元素和酵母浸膏的濃度為0.01g P/L、0.001g Co/L、0.003g Mn/L、0.002g Mo/L、0.002g Ca/L、0.003g Fe/L和0.01g酵母浸膏/L。其余操作過程與實施例1相同，連續(xù)培養(yǎng)280天左右后反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)厭氧氨氧化顆粒污泥。
權(quán)利要求
1.利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)分別選取普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，并將二者混合均勻，裝入配有三相分離器的上流式厭氧反應(yīng)器；2)配制含有氨氮和亞硝酸氮，不含有機碳源的模擬廢水，所述模擬廢水中氨氮濃度為200～800mg/L，氨氮與亞硝酸氮的比例在0.7～1.2之間；在模擬廢水中還需添加適量的磷酸鹽、微量元素和酵母浸膏保證微生物的正常生長；3)從所述反應(yīng)器的底部泵入所述的模擬廢水，廢水流經(jīng)所述混合污泥后從反應(yīng)器上部流出，部分出水回流，將反應(yīng)器的水力上升流速控制在1～2m/h之間；4)保持反應(yīng)器內(nèi)的溫度在28～33℃之間，pH值在7.5～8.5之間，氧化還原電位值在-100～-50mv之間，水力停留時間為8～14小時，穩(wěn)定運行一段時間后，在反應(yīng)器內(nèi)獲得厭氧氨氧化顆粒污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于所述普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥的混合比例為(1～10)∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于所述普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥的混合比例為(1～2)∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于所述微量元素為Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca和Fe中的一種或幾種，每種微量元素在模擬廢水的濃度為0.0005～0.005g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于所述磷酸鹽為K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH2PO4中的一種或幾種，磷元素在模擬廢水的濃度為0.01～0.1g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，其特征在于酵母浸膏在模擬廢水中的濃度為0.01～0.1g/L。
全文摘要
利用混合污泥培養(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的方法，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有厭氧氨氧化反應(yīng)器中由于污泥濃度低而造成的反應(yīng)器容積負荷低和去除率低等問題，本發(fā)明公開了一種新型的厭氧氨氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，包括如下步驟均勻混合普通厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，并裝入上流式厭氧反應(yīng)器；配制模擬廢水，并從所述反應(yīng)器的底部泵入，廢水流經(jīng)所述混合污泥后從反應(yīng)器上部流出，部分出水回流，將反應(yīng)器的水力上升流速控制在1～2m/h之間；保持反應(yīng)器內(nèi)的溫度、pH值等條件，穩(wěn)定運行一段時間后，獲得所述顆粒污泥。利用本發(fā)明培養(yǎng)出的厭氧氨氧化顆粒污泥可使反應(yīng)器的容積負荷、去除效率以及運行穩(wěn)定性等方面都得到較大的提高。
文檔編號C02F3/12GK1583600SQ20041004279
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者左劍惡, 楊洋, 沈平, 顧夏聲 申請人:清華大學(xué)