專利名稱：一種在膜生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)同步脫氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種在膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor， MBR)中實(shí)現(xiàn)同步脫氮的方法，涉及一種高氨氮或低碳氮比廢水在MBR中進(jìn)行厭氧氨氧化(ANaerobicA匪onium OXidation，Anammox)過程的啟動(dòng)和運(yùn)行條件研究，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于工業(yè)和生活污水中氨氮污染的去除，傳統(tǒng)方法是采用硝化和反硝化相結(jié)合的生物方法，這種方法適合處理可生化利用碳源較為豐富的污水，但對(duì)生化性較差或氨氮濃度較高或低碳氮比污水，如垃圾滲濾液和污水處理廠的污泥消化出水，為保證較高的氮去除率，需在反硝化過程中添加額外的有機(jī)碳源(甲醇或乙酸)，運(yùn)行費(fèi)用高。取代上述傳統(tǒng)方法的是上世紀(jì)九十年代被發(fā)現(xiàn)的Anammox工藝它是將由硝化細(xì)菌參與的亞硝化反應(yīng)和由反硝化細(xì)菌參與的、以氨氮為電子供體的脫氮反應(yīng)相組合，在厭氧條件下以亞硝酸鹽為電子受體將氨氮氧化為氮?dú)?，可以用以下化學(xué)計(jì)量式表示
NH4++N02— — N2+2H20 Anammox工藝必須與一個(gè)前置的部分硝化反應(yīng)相結(jié)合，即50%的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，這一反應(yīng)可以通過中溫亞硝化Sharon工藝中溫度和水力停留時(shí)間的調(diào)整實(shí)現(xiàn)，添加游離氨或提高溶解氧抑制亞硝酸鹽氧化菌的濃度可實(shí)現(xiàn)同樣的目的。Anammox工藝在處理有機(jī)物(碳源)含量不足或低碳氮比污水時(shí)，與傳統(tǒng)脫氮工藝相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)減少污水處理廠對(duì)供氧的需求、二氧化碳的排放和污泥的生成。 目前，Anammox工藝的實(shí)際應(yīng)用主要受制于其漫長的啟動(dòng)過程，其原因在于Anammox細(xì)菌的生長速率很低(0. 072d—、 32°C )，且單位氨氮生成的生物量也很低(0. 088gg—0 ，而傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器中微生物易被出水洗出，難以累積。Anammox過程的啟動(dòng)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器中往往要近一年的時(shí)間，尋求有效的反應(yīng)系統(tǒng)或操作方式避免微生物的不斷洗出對(duì)Anammox過程的啟動(dòng)運(yùn)行尤為重要。 最早的Anammox反應(yīng)器是生物膜反應(yīng)器，如固定床、流化床和氣升式反應(yīng)器等，序批式反應(yīng)器和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等也有應(yīng)用，但效果均不明顯。較好地保留生物量的一種新型反應(yīng)器是MBR技術(shù)，該技術(shù)采用膜分離取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，可截留幾乎全部微生物，并實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的徹底分離，結(jié)構(gòu)緊湊，生物量高，近年在污水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該類反應(yīng)器對(duì)微生物的高保留率對(duì)生長極其緩慢的Anammox細(xì)菌的培養(yǎng)十分有利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在外置式MBR中實(shí)現(xiàn)同步脫氮即Anommox的新方法，消除高氨氮或低碳氮比廢水對(duì)水體環(huán)境的污染。與常規(guī)Anammox工藝和傳統(tǒng)脫氮工藝相比均具有明顯優(yōu)勢(shì)，不僅可顯著加快反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行，還可減少污水處理廠對(duì)供氧的需求、二氧化碳的排放和污泥的生成。
本發(fā)明的技術(shù)方案提高Anammox細(xì)菌濃度是實(shí)現(xiàn)外置式MBR同步脫氮的關(guān)鍵。本發(fā)明是在外置式MBR中，培養(yǎng)生長緩慢的Anammox細(xì)菌，最大限度地避免污泥隨出水流失，縮短啟動(dòng)時(shí)間，并提供相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)。 —種在外置式膜生物反應(yīng)器M服中實(shí)現(xiàn)高氨氮或低碳氮比廢水同步脫氮工藝(簡(jiǎn)稱為Anammox同步脫氮工藝)快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行的方法，將厭氧氨氧化Anammox工藝與外置式MBR技術(shù)相結(jié)合，通過外置式MBR中的膜分離完成生長緩慢的Anammox菌的高效截留，提高反應(yīng)器中的污泥濃度和Anammox活性，實(shí)現(xiàn)外置式MBR中同步脫氮工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行；進(jìn)水水質(zhì)及運(yùn)行條件如下NH4+-N(以NHWl的形式添加)濃度為68 73mg/L，N02—-N(以NaN02的形式添加)濃度為70 98mg/L ;pH值為6. 5 8. O，溫度為25 35°C，上升流速為1. 8 3. 0m/h ;半連續(xù)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為6 24h ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，Anammox同步脫氮工藝的啟動(dòng)時(shí)間控制為70_87d內(nèi)，Anammox反應(yīng)已經(jīng)成為主導(dǎo)過程；污泥濃度達(dá)12. 7 14. 8g/L，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t棕色；總氮去除率為50% 82%，NH4+-N去除率為46 % 92 % ， N02—_N去除率為63 % 92 % ;穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為2. 5 5. 8L/(m2 h)。 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是針對(duì)普通反應(yīng)器中生長緩慢的Anammox菌的流失問題，在外置式MBR中實(shí)現(xiàn)Anammox脫氮過程，啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行穩(wěn)定。國內(nèi)鮮見在外置式MBR中實(shí)現(xiàn)Anammox脫氮的報(bào)道。 本發(fā)明的有益效果將Anammox工藝與外置式M服技術(shù)相結(jié)合，在外置式M服中實(shí)現(xiàn)Anammox菌的快速累積和過程的快速啟動(dòng)，理論依據(jù)充分，避免了普通Anammox工藝啟動(dòng)慢和傳統(tǒng)脫氮工藝需氧及剩余污泥量大等問題。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 接種污泥取自無錫檸檬酸廠污水處理反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥。NH4+_N(以NH4C1的形式添加)濃度為68mg/L， N02—-N(以NaN02的形式添加)濃度為70mg/L ;pH值為6. 5，溫度為25t:，上升流速為1.8m/h ;半連續(xù)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)水l.Oh，循環(huán)22. 5h，靜止0. 2h，出水O. 3h ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間為87d ;反應(yīng)器中污泥濃度達(dá)12. 7g/L，污泥中Anammox活性為0. 19kg/ (m3 *d)，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t棕色；總氮去除率為82%， NH4+-N去除率為92%， N02—-N去除率為92% ;穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為5. 8L/(m2 h)。 實(shí)施例2 接種污泥取自無錫檸檬酸廠污水處理反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥。NH4+_N (以NH4C1的形式添加)濃度為72mg/L， N02—-N(以NaN02的形式添加)濃度為73mg/L ;pH值為7. 5，溫度為35t:，上升流速為2. 3m/h ;半連續(xù)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為6h，其中進(jìn)水0. 5h，循環(huán)5h，靜止0. 4h，出水0. lh ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間為70d ;反應(yīng)器中污泥濃度達(dá)13. 5g/L，污泥中Anammox活性為0. 15kg/(m3 d)，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t棕色；總氮去除率為69%， MV-N去除率為79%， N02—-N去除率為65% ;穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為4. 6L/(m2 h)。 實(shí)施例3
接種污泥取自無錫檸檬酸廠污水處理反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥。NH4+_N (以NH4C1的形式添加)濃度為73mg/L，N02—-N(以NaN02的形式添加)濃度為98mg/L ;pH值為8. O，溫度為3(TC，上升流速為3. 0m/h ;半連續(xù)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為12h，其中進(jìn)水0. 5h，循環(huán)llh，靜止O. 4h，出水0. lh ;運(yùn)行期間不排泥。結(jié)果表明，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間為81d ;反應(yīng)器中污泥濃度達(dá)14. 8g/L，污泥中Anammox活性為0. 12kg/(m3 d)，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t棕色；總氮去除率為63%， MV-N去除率為65%， N02—-N去除率為73% ;穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為3. 2L/(m2 h)。
權(quán)利要求
一種在外置式膜生物反應(yīng)器MBR中實(shí)現(xiàn)高氨氮或低碳氮比廢水同步脫氮工藝，簡(jiǎn)稱為Anammox同步脫氮工藝，快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行的方法，其特征是將厭氧氨氧化Anammox工藝與外置式MBR技術(shù)相結(jié)合，通過外置式MBR中的膜分離完成生長緩慢的Anammox菌的高效截留，提高反應(yīng)器中的污泥濃度和Anammox活性，實(shí)現(xiàn)外置式MBR中同步脫氮工藝的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行；進(jìn)水水質(zhì)及運(yùn)行條件如下NH4+-N濃度為68～73mg/L，NO2--N濃度為70～98mg/L；pH值為6.5～8.0，溫度為25～35℃，上升流速為1.8～3.0m/h；半連續(xù)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行周期為6～24h；運(yùn)行期間不排泥；Anammox同步脫氮工藝的啟動(dòng)時(shí)間控制為70-87d內(nèi)，此時(shí)Anammox反應(yīng)已經(jīng)成為主導(dǎo)過程；外置式MBR中Anammox同步脫氮工藝的污泥濃度達(dá)12.7～14.8g/L，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t棕色；總氮去除率為50％～82％，NH4+-N去除率為46％～92％，NO2--N去除率為63％～92％；穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為2.5～5.8L/(m2·h)。
全文摘要
一種在膜生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)同步脫氮的方法，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以高氨氮或低碳氮比廢水為處理對(duì)象，在外置式MBR中，培養(yǎng)生長緩慢的厭氧氨氧化(ANaerobic AMMonium OXidation，Anammox)細(xì)菌，最大限度地避免污泥隨出水流失，縮短啟動(dòng)時(shí)間，并提供相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間可縮短到87d，外置式MBR中Anammox脫氮工藝的污泥濃度達(dá)12.7～14.8g/L，污泥顏色由黑色變?yōu)榧t褐色；總氮去除率為50％～82％，NH4+-N去除率為46％～92％，NO2--N去除率為63％～92％；穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為2.5～5.8L/(m2·h)。本發(fā)明方法投資省、運(yùn)行成本低、穩(wěn)定性高、剩余污泥產(chǎn)量低和出水水質(zhì)優(yōu)良，具有較高的理論價(jià)值，并可望在工程實(shí)踐中運(yùn)用。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101704576SQ200910234420
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者華兆哲, 李秀芬, 談?dòng)袂?申請(qǐng)人:江南大學(xué)