專利名稱：一種快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)與集約化農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，點(diǎn)源與面源排放的污染已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。高濃度氨氮廢水的無(wú)序排放成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要成因。因此，如何控制氨氮污染已成為污水處理的主要難題。傳統(tǒng)硝化_反硝化脫除氨氮需要消耗氧氣和有機(jī)碳源，但某些類型廢水如垃圾滲濾液、畜禽養(yǎng)殖廢水、污泥厭氧消化液和城市污水處理廠二沉池出水等C/N比較低，應(yīng)用該工藝需外加碳源，處理成本很高。因此，如何處理低碳氮比廢水已成為一個(gè)難題。厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,簡(jiǎn)稱Anammox)反應(yīng)是近年來(lái)自然界及廢水生物處理過(guò)程中新發(fā)現(xiàn)的一種氮的自養(yǎng)轉(zhuǎn)化途徑，是指在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物以NO2--N為電子受體，氧化NH4+-N為氮?dú)獾纳镞^(guò)程，該過(guò)程勿需有機(jī)碳源。以厭氧氨氧化為主體的脫氮過(guò)程與傳統(tǒng)硝化-反硝化脫氮相比，厭氧氨氧化以其能直接去除氨氮，無(wú)需外加有機(jī)碳源，節(jié)省63 %的氧氣，具有脫氮效率高、能耗低、成本低等特點(diǎn)，在廢水生物脫氮，尤其是在低碳氮比廢水生物脫氮方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 但厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)厭氧菌，生長(zhǎng)速率緩慢，倍增時(shí)間長(zhǎng)。厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間也較長(zhǎng)，普遍在100天以上，既不容易工程調(diào)試，又難以獲得足夠的污泥以滿足工程應(yīng)用的需要，這就嚴(yán)重制約著厭氧氨氧化工藝的實(shí)際應(yīng)用。目前常用的厭氧氨氧化反應(yīng)器有上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，該反應(yīng)器如圖1所示，包括反應(yīng)器1、加熱系統(tǒng)和用于分離液、固、氣三相的三相分離器，在反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口 2，加熱系統(tǒng)由循環(huán)水桶3、置于循環(huán)水桶中的加熱器4和套在反應(yīng)器上的加熱套5 組成，循環(huán)水桶的出水口與加熱套下部的進(jìn)水口相連，加熱套上部的出水口與循環(huán)水桶的進(jìn)水口相連，三相分離器6設(shè)在反應(yīng)器的頂部。這種反應(yīng)器在流速的抗沖擊和底物濃度方面都比較穩(wěn)定，但是啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般100天左右，目前還沒(méi)有找到一種利用該裝置快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的弊端，本發(fā)明的目的是提供一種快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括反應(yīng)器、加熱系統(tǒng)和用于分離液、固、氣三相的三相分離器，在反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口，加熱系統(tǒng)由循環(huán)水桶、置于循環(huán)水桶中的加熱器和套在反應(yīng)器上的加熱套組成，循環(huán)水桶的出水口與加熱套下部的進(jìn)水口相連，加熱套上部的出水口與循環(huán)水桶的進(jìn)水口相連，三相分離器設(shè)在反應(yīng)器的頂部，其操作步驟如下
1)將厭氧消化污泥和污水處理廠二沉池污泥組成的混合污泥加入反應(yīng)器中，添加量占反應(yīng)器有效容積60-70 %，然后加入有效容積為4-5 %的竹炭顆粒，竹炭顆粒的直徑為3 5 mm,比表面積為14. 0 31. 2 m2/g，密度為750 kg/m3，容積密度為520 kg/m3 ；2)在密閉遮光條件下，將模擬廢水輸入反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)啟動(dòng)，操作條件為利用加熱系統(tǒng)維持反應(yīng)器溫度25 35 °C，廢水pH 7.0 8. 0，水力停留時(shí)間為M 48小時(shí)，模擬廢水氨氮和亞硝氮濃度比為1:1. 0 1. 5。本發(fā)明方法加入的竹炭在進(jìn)入的模擬廢水水壓的作用下，擴(kuò)散到整個(gè)反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)形成填料區(qū)域，能提高反應(yīng)器的抗沖擊能力和對(duì)厭氧氨氧化菌的持留能力，頂部的三相分離器用于分離液、固、氣三相，減少反應(yīng)器污泥的排出，以提高反應(yīng)器對(duì)厭氧氨氧化菌的持留能力。本發(fā)明具有的有益效果是
1)解決了厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)難，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題
以上流式厭氧污泥床反應(yīng)器為厭氧氨氧化啟動(dòng)裝置，減少反應(yīng)器中污泥流失；以比表面積大和孔隙率高的竹炭作為反應(yīng)器污泥的載體，為厭氧氨氧化微生物生長(zhǎng)提供大量的附著位點(diǎn)，提高微生物負(fù)載量，有利于生長(zhǎng)緩慢的厭氧氨氧化微生物的快速富集；同時(shí)，竹炭可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器中的酸堿環(huán)境，利于厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)和增殖。通過(guò)以上措施，促進(jìn)反應(yīng)器對(duì)厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)與截留，加快厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動(dòng)，縮短反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間。2)解決了厭氧氨氧化工藝實(shí)際應(yīng)用中接種物來(lái)源的難題
厭氧氨氧化菌增殖速度慢、污泥產(chǎn)率低一直是制約厭氧氨氧化工藝實(shí)際應(yīng)用的重要因素。通過(guò)本方法的運(yùn)用，可以有效減少厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中污泥的流失，提高污泥產(chǎn)率，縮短厭氧氨氧化污泥的培育時(shí)間，為實(shí)際應(yīng)用中厭氧氨氧化反應(yīng)裝置提供接種污泥，從而加快生產(chǎn)性厭氧氨氧化反應(yīng)裝置的啟動(dòng)，并提高其運(yùn)行效果。3)促進(jìn)了厭氧氨氧化工藝在低碳氮比污水處理中的應(yīng)用
低碳氮比廢水(如污泥消化廢水、畜禽養(yǎng)殖廢水等)由于缺乏有機(jī)碳源而難以用傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝處理，已成為目前廢水處理中的一個(gè)難點(diǎn)。厭氧氨氧化以其能在缺乏有機(jī)碳源的情況下進(jìn)行廢水脫氮，成為處理低碳氮比廢水具有廣闊開(kāi)發(fā)潛力的一項(xiàng)工藝。但是厭氧氨氧化反應(yīng)啟動(dòng)困難，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了厭氧氨氧化工藝在低碳氮比廢水中的實(shí)際應(yīng)用。該發(fā)明能快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)，且這種方法啟動(dòng)的厭氧氨氧化裝置具有良好的工作性能，氨氮和亞硝氮的去除率達(dá)到95%以上。因此，該發(fā)明能促進(jìn)厭氧氨氧化工藝在低碳氮比污水的處理中的應(yīng)用，解決低碳氮比廢水不易處理的問(wèn)題。本發(fā)明應(yīng)用方便、 成本低，對(duì)低碳氮比廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是上流式厭氧污泥床反應(yīng)器示意圖中1為反應(yīng)器，2為進(jìn)水口，3為循環(huán)水桶，4為加熱器，5為加熱套，6為三相分離器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
以厭氧活性污泥作為接種物，以竹炭作為污泥載體，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器作為反應(yīng)裝置，在厭氧遮光的情況下馴化培養(yǎng)厭氧氨氧化污泥。以某市政污水處理廠和某啤酒廢水處理廠的厭氧硝化污泥作為接種污泥，1 1 (各 3.5 L)混合接種到上流式厭氧污泥床反應(yīng)器中，混合比例按照10 L反應(yīng)器加入70 %厭氧消化污泥。以竹炭作為厭氧氨氧化反應(yīng)啟動(dòng)載體，添加量為4% (V/V)，竹炭顆粒的直徑為3 5 mm，比表面積為14. O 31. 2 m2/g，密度為750 kg/m3，容積密度為520 kg/m3。操作條件為模擬廢水中氨氮濃度為40 mg/L，亞硝氮濃度為40 mg/L, pH為7. 5，利用加熱系統(tǒng)維持反應(yīng)器溫度30士 1 °C，水力停留時(shí)間48小時(shí)，采用連續(xù)進(jìn)水方式，經(jīng)過(guò)65天的運(yùn)行， 厭氧氨氧化反應(yīng)器的總氮容積負(fù)荷為36. 9 g N/(m3.d)；氨氮和亞硝氮的去除率都在95 % 以上，氨氮和亞硝氮得到了有效的同步去除，厭氧氨氧 化反應(yīng)器啟動(dòng)成功。
權(quán)利要求
1. 一種快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括反應(yīng)器(1)、加熱系統(tǒng)和用于分離液、固、氣三相的三相分離器，在反應(yīng)器(1)的底部設(shè)有進(jìn)水口(2)，加熱系統(tǒng)由循環(huán)水桶(3)、置于循環(huán)水桶中的加熱器(4)和套在反應(yīng)器上的加熱套(5)組成，循環(huán)水桶的出水口與加熱套下部的進(jìn)水口相連，加熱套上部的出水口與循環(huán)水桶的進(jìn)水口相連，三相分離器(6)設(shè)在反應(yīng)器的頂部，其操作步驟如下1)將厭氧消化污泥和污水處理廠二沉池污泥組成的混合污泥加入反應(yīng)器(1)中，添加量占反應(yīng)器有效容積60-70 %，然后加入有效容積為4-5 %的竹炭顆粒，竹炭顆粒的直徑為 3 5 _，比表面積為14. 0 31. 2 m2/g，密度為750 kg/m3，容積密度為520 kg/m3 ；2)在密閉遮光條件下，將模擬廢水輸入反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)啟動(dòng)，操作條件為利用加熱系統(tǒng)維持反應(yīng)器溫度25 35 °C，廢水pH 7.0 8. 0，水力停留時(shí)間為M 48小時(shí)，模擬廢水氨氮和亞硝氮濃度比為1:1. 0 1. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的快速啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，步驟如下將厭氧消化污泥和污水處理廠二沉池污泥組成的混合污泥加入反應(yīng)器中，然后加入直徑為3～5mm，比表面積為14.0～31.2m2/g，密度為750kg/m3，容積密度為520kg/m3的竹炭顆粒；在密閉遮光條件下，將模擬廢水輸入反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)啟動(dòng)，操作條件為維持反應(yīng)器溫度25～35℃，廢水pH7.0～8.0，水力停留時(shí)間為24～48小時(shí)，模擬廢水氨氮和亞硝氮濃度比為1∶1.0～1.5。該方法應(yīng)用方便、成本低，可大大縮短厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，對(duì)低碳氮比廢水具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102344197SQ201110315990
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者吳偉祥, 陳重軍, 黃孝肖 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)