專(zhuān)利名稱(chēng)：一種富集培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種亞硝酸鹽氧化顆粒污泥的培養(yǎng)方法，屬于廢水生物脫氮處理技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)生物硝化反硝化脫氮工藝是將廢水中的氮素污染物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓罱K達(dá)到去 除廢水中氮素污染物的目的。硝化作用是生物脫氮工藝的關(guān)鍵，主要由硝化細(xì)菌完成，因而 硝化菌對(duì)系統(tǒng)的脫氮能力起著決定性的作用。硝化作用是一個(gè)序列式反應(yīng)，先將氨氮氧化 為亞硝酸鹽，進(jìn)而由亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，分別由氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌完成。短程 硝化反硝化是將氨氮的氧化控制在亞硝酸鹽階段，實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，然后通過(guò)亞硝酸 鹽反硝化脫氮。但是反硝化不完全會(huì)造成亞硝態(tài)氮?dú)埩?。同樣?duì)于低碳氮比污水(如城市 生活污水)，碳源的缺乏同樣會(huì)導(dǎo)致反硝化過(guò)程中產(chǎn)生亞硝積累。亞硝態(tài)氮是一種有毒物 質(zhì)，直接危害到水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)。因此應(yīng)將殘存的亞硝酸鹽氧化成沒(méi)有毒害作用的硝酸 鹽是非常有必要的。硝化菌生長(zhǎng)緩慢，細(xì)胞產(chǎn)率低，導(dǎo)致傳統(tǒng)反應(yīng)器中硝化菌的生物量不易提高，使得 目前多數(shù)硝化工藝氨氮氧化效率較低。人們開(kāi)始利用硝化生物膜或生物包埋等固定化技術(shù) 來(lái)提高硝化菌的數(shù)量，但這些都需要借助載體的幫助。污泥顆?；侵笍U水生物處理系統(tǒng) 中的微生物在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，相互聚集形成一種密度較大、體積較大、體質(zhì)條件較好的 微生物聚集體。好氧顆粒污泥作為一種新興的自固定化工藝，可大幅度提高污泥的沉降性 能和污泥在反應(yīng)器中的截留效率。硝化菌對(duì)好氧顆粒污泥的穩(wěn)定性和脫氮能力起著決定性 的作用，硝化顆粒污泥的形成不僅能夠提高反應(yīng)器內(nèi)硝化污泥的濃度，而且可以改善反應(yīng) 器的生物脫氮能力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高。目前，許多研究報(bào)道了以氨氧化細(xì)菌為優(yōu)勢(shì)菌的硝化顆粒污泥的培養(yǎng)，但是沒(méi)有 亞硝酸氧化菌為優(yōu)勢(shì)菌的顆粒污泥形成的報(bào)道。相對(duì)于氨氧化菌，亞硝酸鹽氧化菌自養(yǎng)生 長(zhǎng)時(shí)，是以亞硝酸鹽為唯一能源，以(X)2為唯一碳源。但過(guò)量的亞硝酸鹽會(huì)導(dǎo)致較高的游離 亞硝酸而抑制亞硝酸鹽氧化菌的生長(zhǎng)。因此培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌的顆粒污泥，存在運(yùn)行條 件苛刻的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥培養(yǎng)條件苛刻，系統(tǒng)污泥濃度低等問(wèn)題，提 出了一種成功培養(yǎng)富含亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法。本發(fā)明借助SBR反應(yīng)器，以低沉 降時(shí)間作為選擇壓，篩選沉降性能較好的活性污泥，同時(shí)改傳統(tǒng)的一次性進(jìn)水為連續(xù)式進(jìn) 水，避免了反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的亞硝酸鹽積累，解決了較高的游離亞硝酸對(duì)亞硝酸鹽 氧化菌產(chǎn)生抑制的問(wèn)題。本發(fā)明其特征在于將好氧顆粒污泥技術(shù)成功的應(yīng)用于生物脫氮系統(tǒng)，通過(guò)微生物的自凝聚作用實(shí)現(xiàn)固定化而避免借助載體，有助于減少排水時(shí)造成反應(yīng)器內(nèi)污泥流失，增加污泥濃度，并可充 分發(fā)揮了顆粒污泥沉速快、泥水分離效果好、反應(yīng)器排水比高等優(yōu)點(diǎn)，使反應(yīng)效率提高、反 應(yīng)器容積縮小。一種富集培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法，其特征在于步驟如下(1)首先將接種污泥(絮狀活性污泥)清洗數(shù)遍，以除去殘存的有機(jī)底物及雜質(zhì)， 然后將污泥投入到SBR反應(yīng)器1中，污泥濃度在5000-6000mg/L。(2)人工配制含有亞硝態(tài)氮的無(wú)機(jī)模擬配水作為實(shí)驗(yàn)用水放置于進(jìn)水箱2中，廢 水經(jīng)過(guò)進(jìn)水泵3從反應(yīng)器底部泵入，進(jìn)水方式為連續(xù)式進(jìn)水。無(wú)機(jī)模擬配水的具體成分 是NaNO2 1. 232-2. 464g/L(相當(dāng)于 250-500mg N02_N/L)，NH4Cl 0. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/L, CaCl2 · 2H20 0. 01g/L，MgSO4 · 7H20 0. 02g/L，營(yíng)養(yǎng)液 3ml/L (營(yíng)養(yǎng)液包括 FeCl3 · 6H20 1. 5g/ L, H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L, CoCl2 · 6H20 0. 15g/L, EDTA lOg/L)。同時(shí)攪拌器 4 和鼓風(fēng) 機(jī)5同時(shí)啟動(dòng)，開(kāi)始曝氣攪拌，以提供顆粒污泥生長(zhǎng)所需要的剪切力。(3) SBR的整個(gè)反應(yīng)時(shí)間為4. 5-他，其中進(jìn)水時(shí)間為4_5.證，在最后0. 5h內(nèi)，停止 進(jìn)水泵，將反應(yīng)器內(nèi)累計(jì)的亞硝態(tài)氮全部氧化成硝態(tài)氮。反應(yīng)結(jié)束后，富含有硝態(tài)氮的污水 經(jīng)過(guò)排水閥6排出，一個(gè)周期結(jié)束。為促使顆粒污泥的形成，將沉降時(shí)間設(shè)定為3min，未沉 降的污泥排出系統(tǒng)外。整個(gè)過(guò)程通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(4)保持反應(yīng)器溫度在2548°C，進(jìn)水pH在7. 8-8. 0之間(NaHCO3調(diào)節(jié))，溶解氧 在4-5mg/L，提供上升氣流1. 2-1. 5cm/s。水力停留時(shí)間大約為10_1池，污泥齡25_28d。經(jīng) 過(guò)30-60天的培養(yǎng)，進(jìn)水中的亞硝態(tài)氮全部氧化成硝態(tài)氮，在整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有亞硝態(tài)氮?dú)?留，反應(yīng)器性能穩(wěn)定，說(shuō)明以亞硝酸鹽為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的顆粒污泥培養(yǎng)成功。本發(fā)明設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明是在SBR系統(tǒng)中利用曝氣產(chǎn)生的氣流剪切力，通過(guò)采用較低的沉降時(shí)間， 成功培養(yǎng)具有良好亞硝酸鹽氧化特性的顆粒污泥，可以有效提高脫氮系統(tǒng)的去除效率，保 證穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的SBR反應(yīng)器的示意圖；圖2是本發(fā)明亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的鏡檢照片；圖3是本發(fā)明亞硝酸鹽氧化菌為優(yōu)勢(shì)菌的顆粒污泥反應(yīng)器在一個(gè)典性周期的氮 濃度曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 把處理城市生活污水的好氧活性污泥接種到SBR反應(yīng)器中，污泥濃度5600mg/L， 該反應(yīng)器的總體積是12L，有效容積10L。模擬廢水中配水NO2-N濃度為250mg/L，還加入適 量的銨鹽和磷酸鹽以及微量元素以保證微生物的生長(zhǎng)，其中NH4Cl 0. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/ L，CaCl2 · 2H20 0. Olg/L, MgSO4 · 7H200. 02g/L，營(yíng)養(yǎng)液 3ml/L。模擬廢水中不含有機(jī)碳源。 反應(yīng)器的條件為溫度在25°C，進(jìn)水pH在7. 8-8. 0之間，溶解氧保持在％ig/L，提供上升氣流1.2cm/s，水力停留時(shí)間10h，污泥齡^d。運(yùn)行一個(gè)月后，可觀(guān)察到細(xì)小棕黃色的顆粒污 泥出現(xiàn)，隨后顆粒污泥粒徑逐漸增大，穩(wěn)定運(yùn)行50天左右，亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的粒 徑大多分布在0. 2-0. 5mm。圖3是本發(fā)明亞硝酸鹽氧化菌為優(yōu)勢(shì)菌的顆粒污泥反應(yīng)器在一 個(gè)典性周期的氮濃度曲線(xiàn)。從圖中可以看出，亞硝酸鹽氧化菌為優(yōu)勢(shì)菌的顆粒污泥表現(xiàn)出 高效的亞硝酸鹽氧化特性，出水NO2-N為0. 06mg/L,沒(méi)有亞硝酸鹽殘留，進(jìn)水的亞硝酸鹽全 部轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(凈生成硝酸鹽80-100mg/L)。污泥從接種到培養(yǎng)成熟時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行良 好，并且具有很高的穩(wěn)定性。實(shí)施例2 接種處理模擬廢水的好氧活性污泥投入到SBR反應(yīng)器中，污泥濃度 5200mg/L，該反應(yīng)器的總體積是12L，有效容積10L。然后將含有亞硝態(tài)氮和其他銨鹽和磷 酸鹽以及微量元素的人工配水從反應(yīng)器底部泵入，反應(yīng)器運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水，間歇運(yùn)行。 配水NO2-N濃度為300mg/L，其他營(yíng)養(yǎng)成分與實(shí)施例1相同。保持反應(yīng)器內(nèi)溫度恒定Q8°C)， 進(jìn)水PH在7. 8-8. 0之間，溶解氧在5mg/L，提供上升氣流1. 5cm/s，水力停留時(shí)間10h，污泥 齡^d。穩(wěn)定運(yùn)行35天左右觀(guān)察到有細(xì)砂狀小顆粒污泥生成，45天后顆粒污泥成長(zhǎng)為深棕 色的顆粒污泥。反應(yīng)器對(duì)亞硝態(tài)氮的去除可達(dá)到99%，出水NO2-N低于lmg/L，沒(méi)有亞硝酸 鹽殘留，進(jìn)水的亞硝酸鹽全部轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，出水硝酸鹽濃度在100-120mg/L。實(shí)施例3 接種部分處理城市生活污水的活性污泥和處理人工模擬廢水的活性污 泥到SBR反應(yīng)器中，兩者比例約為1 1，該反應(yīng)器的總體積是12L，有效容積10L，混合后污 泥濃度為6000mg/L左右。配水NO2-N濃度為500mg/L，其他營(yíng)養(yǎng)成分與實(shí)施例1相同。保持 反應(yīng)器內(nèi)溫度恒定)，進(jìn)水pH在7. 8-8. 0，溶解氧保持在％ig/L，提供上升氣流1. 2cm/ s，水力停留時(shí)間12h，污泥齡25d。穩(wěn)定運(yùn)行45天左右觀(guān)察到有細(xì)砂狀小顆粒污泥生成，60 天后顆粒污泥成長(zhǎng)為深棕色的顆粒污泥。反應(yīng)器對(duì)亞硝態(tài)氮的去除可達(dá)到99%，出水NO2-N 低于1. 5mg/L，沒(méi)有亞硝酸鹽殘留，進(jìn)水的亞硝酸鹽全部轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，出水硝酸鹽濃度在 180-200mg/Lo
權(quán)利要求
1. 一種富集培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法，其特征在于步驟如下(1)首先清洗絮狀活性污泥，以除去殘存的有機(jī)底物及雜質(zhì)，然后將污泥投入到SBR反 應(yīng)器中，污泥濃度在5000-6000mg/L ；(2)人工配制含有亞硝態(tài)氮的無(wú)機(jī)模擬配水作為實(shí)驗(yàn)用水放置于進(jìn)水箱中，廢水經(jīng) 過(guò)進(jìn)水泵從反應(yīng)器底部泵入，進(jìn)水方式為連續(xù)式進(jìn)水；無(wú)機(jī)模擬配水的具體成分是=NaNO2 1. 232-2. 464g/L, NH4ClO. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/L, CaCl2 · 2H20 0. Olg/L, MgSO4 · 7H200. 02g/ L,營(yíng)養(yǎng)液 3ml/L ；營(yíng)養(yǎng)液包括 FeCl3 · 6H20 1. 5g/L, H3BO3O. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L, CoCl2 · 6H20 0. 15g/L，EDTA lOg/L ；同時(shí)攪拌器和鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，開(kāi)始曝氣攪拌，以提供顆粒污泥生長(zhǎng) 所需要的剪切力；(3)SBR的整個(gè)反應(yīng)時(shí)間為4. 5-6h，其中進(jìn)水時(shí)間為4-5.證，在最后0. 5h內(nèi)，停止進(jìn)水 泵，將反應(yīng)器內(nèi)累計(jì)的亞硝態(tài)氮全部氧化成硝態(tài)氮；反應(yīng)結(jié)束后，富含有硝態(tài)氮的污水經(jīng)過(guò) 排水閥排出，一個(gè)周期結(jié)束；沉降時(shí)間設(shè)定為3min，未沉降的污泥排出系統(tǒng)外；(4)保持反應(yīng)器溫度在25-28°C，進(jìn)水pH在7. 8-8. 0之間，溶解氧在4_5mg/L，提供上升 氣流1. 2-1. 5cm/s ；水力停留時(shí)間為10-12h，污泥齡25_28d ；經(jīng)過(guò)30-60天的培養(yǎng)，進(jìn)水中 的亞硝態(tài)氮全部氧化成硝態(tài)氮，出水中沒(méi)有亞硝態(tài)氮?dú)埩?，說(shuō)明以亞硝酸鹽為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的 顆粒污泥培養(yǎng)成功。
全文摘要
一種富集培養(yǎng)亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法屬于廢水生物脫氮處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟接種絮狀活性污泥到SBR中，將含有亞硝酸鹽的無(wú)機(jī)廢水從底部泵入，進(jìn)水方式為連續(xù)式，同時(shí)攪拌器和鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。在最后半小時(shí)內(nèi)，停止進(jìn)水，實(shí)現(xiàn)亞硝態(tài)氮全部氧化，污水經(jīng)排水閥排出。培養(yǎng)條件溫度25-28℃，進(jìn)水pH7.8-8.0，溶解氧4-5mg/L，提供上升氣流1.2-1.5cm/s，水力停留時(shí)間10-12h，污泥齡25-28d，沉降時(shí)間3min。經(jīng)過(guò)30-60天培養(yǎng)獲得以亞硝酸鹽為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的顆粒污泥。本發(fā)明解決了亞硝酸鹽氧化顆粒污泥培養(yǎng)條件苛刻，系統(tǒng)污泥濃度低等問(wèn)題，反應(yīng)器效率高，工藝流程簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102060377SQ20101055451
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者劉旭, 吳蕾, 彭永臻, 李凌云, 王淑瑩 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)