利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法

2023-05-18 11:47:11

專利名稱：利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，屬於廢水生物處理技術領域。
背景技術：
生物脫氮因其經濟、有效在廢水的脫氮處理中得到了廣泛的應用。配有三相分離器的上流式生物反應器亦得到廣泛的應用。然而，由於硝化細菌是一種生長速率極其緩慢的自養細菌，且對環境因子極為敏感，因此難以實現在反應器中維持大量的硝化細菌，從而導致硝化成為廢水生物脫氮處理中的速率限制步驟。顆粒汙泥是大量細菌聚集生長形成的顆粒狀微生物聚集體，具有規則的外形，密實的結構，和優良的沉澱性，利用它們能實現反應器中較高的汙泥濃度，從而有助於實現較小的反應器佔地設計，並可以承受較高濃度的汙水負荷及衝擊負荷。因此，在生物反應器中培養出具有高活性的硝化顆粒汙泥，可以提高反應器中的硝化細菌含量，提高反應器的容積負荷和運行穩定性。
CN02112100.1公開了一種厭氧氨氧化裝置的啟動方法。厭氧氨氧化裝置的啟動方法是先採用生物硝化裝置在好氧條件下培育硝化細菌，取得兼有硝化活性和厭氧氨氧化活性的硝化顆粒汙泥，再將硝化顆粒汙泥投入厭氧氨氧化裝置用作接種物。生物硝化裝置的操作條件為溫度20～35℃，pH7.0～8.5，水力停留時間5～15小時；厭氧氨氧化裝置的操作條件為溫度20～35℃，pH7.0～8.5，水力停留時間8～18小時，氨氮濃度與亞硝氮濃度之比為1∶1.1～1.5或氨氮濃度與硝氮濃度之比為1∶0.8～1.2。
以上方案利用硝化細菌和代謝多樣性，在好氧條件下擴增硝化細菌菌體，在厭氧條件下進行厭氧氨氧化反應；利用硝化細菌能夠形成硝化顆粒汙泥的性能，由硝化顆粒汙泥來培育厭氧氨氧化顆粒汙泥；利用厭氧氨氧化顆粒汙泥良好的沉降性能，實現厭氧汙水生物脫氮裝置的高效運行。上述方案的優點是(1)解決了厭氧氨氧化裝置接種物來源的難題；(2)解決了厭氧氨氧化菌生長慢，不易擴增的難題；(3)解決了厭氧氨氧化菌在反應裝置中持留的難題。但上述瓶頸仍然存在。需要在好氧條件下擴增硝化細菌菌體。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有硝化反應器中由於硝化細菌濃度低而造成的反應器容積負荷低和去除率低等問題。針對上述問題，本發明提供了一種硝化顆粒汙泥和它的培養方法。
本發明提出的利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先將一定量接種物裝入配有三相分離器的上流式好氧生物反應器；接種物是大型厭氧生物反應器中的厭氧顆粒汙泥；2)廢水或配製含有氨氮和有機碳源的模擬廢水，模擬廢水中還需添加適量的由磷酸鹽、微量元素和碳酸氫鈉組成的培養促進劑；3)將所述廢水或模擬廢水稀釋至氨氮濃度為30-50mg/L作為反應器進水，廢水在反應器中的水力停留時間為8～36h，保持反應器內的溫度在20～35℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧1.5～5mg/L；4)當氨氮去除率達到85％且運行穩定時，逐步提高進水中的氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達到250-350mg/L，穩定運行一段時間(一般60-120日)，在反應器內獲得硝化顆粒汙泥。
在本發明中，所述培養促進劑中微量元素為Fe、Ca、Mg、Cu、B、Ni、Zn、Co、Mn和Al中的一種或幾種，每種微量微量元素在模擬廢水的濃度為0.00002～0.02g/L。
在本發明中，所述培養促進劑中磷酸鹽為K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH2PO4中的一種或幾種，磷元素在模擬廢水的濃度為0.02～0.1g/L。
本發明的優點是提出了一種簡便易行的培養硝化顆粒汙泥的方法，培養出了具有良好性能的硝化顆粒汙泥並能夠保持反應器長期穩定運行，為高效生物脫氮工藝的開發和應用提供了平臺。
具體實施例方式
首先將接種的厭氧顆粒汙泥裝入上流式好氧生物反應器，然後採用含有氨氮和有機碳源的模擬廢水啟動反應器，在模擬廢水中添加適量的由磷酸鹽、微量元素和碳酸氫鈉組成的培養促進劑，磷元素在模擬廢水的濃度為0.02～0.1g/L，微量元素Fe、Ca、Mg、Cu、B、Ni、Zn、Co、Mn和Al在廢水中的濃度為0.00002～0.02g/L，廢水中含有有機碳源。採用逐步提高氨氮濃度的方法進行硝化系統的馴化，先將稀釋至氨氮濃度為30～50mg/L的模擬廢水作為反應器進水並從底部泵入上流式好氧生物反應器，馴化過程的水力停留時間為8～36h。保持反應器內的溫度在20～35℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧1.5～5mg/L，以促進整個硝化細菌菌群的快速增長，達到對硝化細菌的富集。當氨氮去除率達到85％且運行穩定時逐步增加進水中的氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達到300mg/L。穩定運行一段時間後，反應器內就可獲得硝化顆粒汙泥。
實施例1將大型工業化UASB(上流式厭氧反應器)反應器中的厭氧顆粒汙泥150ml接種到上部裝有三相分離器的上流式好氧生物反應器中，該反應器的有效容積為1.2L，接種後反應器中的汙泥濃度約為5.5g SS/L。將稀釋至氨氮濃度為50mg/L的模擬廢水作為反應器進水，廢水中還添加了由K2HPO4、KH2PO4、微量元素、NaHCO3組成的培養促進劑和少量乙酸鈉，模擬廢水中磷元素的濃度為0.025g/L，微量元素的濃度分別為0.0052g Fe/L、0.0108g Ca/L、0.0024g Mg/L、0.00005g Cu/L、0.00002g B/L、0.00004g Ni/L、0.00004g Zn/L、0.00002g Co/L、0.00002g Mn/L和0.00002g Al/L，乙酸鈉的濃度為0.05g COD/L。反應器的操作條件為水力停留時間為12～18h，溫度在25～32℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧控制在2.5～3.5mg/L。當氨氮去除率達到85％且運行穩定時，逐步增加進水中的氨氮濃度直至達到300mg/L。穩定運行70天左右反應器中得到土黃色的硝化顆粒汙泥。該上流式生物反應器在總氮容積負荷2.0kg N/(m3·d)條件下，氨氮去除率可達85％以上，並且具有較高的穩定性。
廢水中本身有微量元素則無須添加。
實施例2採用與實施例1相同的接種汙泥，培養促進劑由Na2HPO4、NaH2PO4、微量元素、NaHCO3組成，廢水中磷元素的濃度為0.05g/L，微量元素的濃度分別為0.0104g Fe/L、0.02g Ca/L、0.005g Mg/L、0.0001g Cu/L、0.00002g B/L、0.0001gNi/L、0.0001g Zn/L、和0.00004g Al/L。反應器的操作條件為水力停留時間為20～30h，溫度在20～25℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧1.5～2.5mg/L。其餘操作過程與實施例1相同，連續培養80天左右反應器內得到硝化顆粒汙泥。
實施例3採用與實施例1相同的接種汙泥，培養促進劑由K2HPO4、KH2PO4、微量元素、NaHCO3組成，廢水中磷元素的濃度為0.08g/L，微量元素的濃度分別為0.02gFe/L、0.02g Ca/L、0.01g Mg/L、0.0002g Cu/L、0.0001g B/L、0.0002g Ni/L、0.0002g Zn/L、0.0001g Co/L、0.0001g Mn/L和0.000lg Al/L。反應器的操作條件為水力停留時間為10～15h，溫度在25～32℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧3.5～4.5mg/L。其餘操作過程與實施例1相同，連續培養75天左右反應器內得到硝化顆粒汙泥。
權利要求
1.利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵是先將接種物裝入配有三相分離器的上流式好氧生物反應器；接種物是大型厭氧生物反應器中的厭氧顆粒汙泥；在含有氨氮和有機碳源的廢水或配製的模擬廢水中還需添加適量的由磷酸鹽組成的培養促進劑；磷元素在模擬廢水的濃度為0.02～0.1g/L；將所述廢水稀釋至氨氮濃度為30-50mg/L作為反應器進水對接種物馴化，廢水在反應器中的水力馴化過程中停留時間為8～36h，保持反應器內的溫度在20～35℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧1.5～5mg/L；當氨氮去除率達到85％且運行穩定時，逐步提高進水中的氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達到250-350mg/L，穩定運行60-120日，在反應器內獲得硝化顆粒汙泥。
2.由權利要求1所述的利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵是所述培養促進劑中磷酸鹽為K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4和NaH3PO4中的一種或幾種。
3.由權利要求1所述的利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵是通過添加碳酸氫鈉使廢水pH值調節在7.5～8.5之間。
4.由權利要求1所述的利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵是培養促進劑添加微量元素，微量元素為Fe、Ca、Mg、Cu、B、Zn、Ni、Co、Mn或Al中的一種或幾種，每種微量微量元素在模擬廢水的濃度為0.00002～0.02g/L；
5.由權利要求4所述的利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，其特徵是培養促進劑包括微量元素，微量元素為Ni或Co，每種微量微量元素在模擬廢水的濃度為0.00002～0.02g/L。
全文摘要
利用厭氧顆粒汙泥培養硝化顆粒汙泥的方法，先將接種物裝入配有三相分離器的上流式好氧生物反應器；接種物是大型厭氧生物反應器中的厭氧顆粒汙泥；在含有氨氮和有機碳源的廢水或配製的模擬廢水中還需添加適量的由磷酸鹽和微量元素組成的培養促進劑；磷元素在模擬廢水的濃度為0.02～0.1g/L；將所述廢水稀釋至氨氮濃度為30－50mg/L作為反應器進水對接種物馴化，廢水在反應器中的水力馴化過程中停留時間為8～36h，保持反應器內的溫度在20～35℃之間，pH值在7.5～8.5之間，溶解氧1.5～5mg/L；當氨氮去除率達到85％且運行穩定時，逐步提高進水中的氨氮濃度，直至進水氨氮濃度達到250－350mg/L，穩定運行60－120日，在反應器內獲得硝化顆粒汙泥。
文檔編號C02F3/12GK1821122SQ20061003872
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者任洪強, 魏翔, 袁粒, 張蓉蓉 申請人:南京大學