专利名称：常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法
技术领域：
本发明涉及反应器的启动驯化方法。
背景技术：
厌氧氨氧化是一种以NH4+为电子供体，以N02_为电子受体生成N2的过程，在污水生物脱氮领域具有很好的开发应用前景。厌氧氨氧化工艺面临的最大问题是厌氧氨氧化细菌生长缓慢，世代时间长，倍增时间达11天，细胞产率低，为0. llgVSS/gNH4+-N，导致厌氧氨氧化反应器的富集时间很长，一般在广I. 5年，厌氧氨氧化细菌的富集效率低。对于生长缓慢的菌种，保持其在反应器中的数量对于顺利富集至关重要，也就是说，反应器截留污泥的能力往往决定能否成功富集厌氧氨氧化细菌。利用生物膜反应器能有效持留微生物，使水力停留时间(HRT)与污泥龄彻底分离。 另一方面，厌氧氨氧化工艺作为短程硝化的后续工艺，必然会受到短程硝化出水中所含溶解氧的影响，同时常规厌氧氨氧化工艺需要将水温控制在35°C左右，需要消耗大量能量，运行成本较高，所以研究常温低溶解氧进水厌氧氨氧化工艺显得尤为重要，迄今为止尚未发现针对此方面的报导。
发明内容
本发明的目的是为了克服厌氧氨氧化反应器启动时间较长的不足，降低进水中所含溶解氧对厌氧氨氧化工艺的不利影响，同时本着节能降耗的原则，提供常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法。常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法按以下步骤实现一、反硝化生物膜的培育在装填陶粒填料的厌氧氨氧化反应器中，以哈尔滨市太平污水处理厂二沉池的反硝化污泥为种泥，进水N03_-N浓度为6(T75mg/L，在21°C温度下，进行反硝化生物膜的培育，20d后，陶粒填料上附着灰黄色的反硝化生物膜；二、厌氧氨氧化反应器的启动采用哈尔滨工业大学二区家属区下水道的生活污水和自来水为进水，控制NH:-N和NO2--N之比为I =Tl. 2，进水pH值为7. 5 7. 8，进水DO为1 1. 5mg/L，进水COD为48 60mg/L，常压33 35°C水温下，以步骤一中的反硝化生物膜为二次种泥进行厌氧氨氧化反应器的启动，启动初期NH/-N和N02_-N浓度控制在5(T75mg/L，在IOOd内启动厌氧氨氧化反应器，当出水NH/-N去除率为99. 9% 100%、NO2--N去除率为989T99. 9%并维持两周后即为稳定运行，然后采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，至再次稳定运行；三、厌氧氨氧化反应器的驯化厌氧氨氧化稳定运行后，将水温降至19 22°C，NH4+-N和NO2--N浓度控制在7(T85mg/L，进水pH值为7. 5 7. 8，进水DO为I I. 5mg/L,进行厌氧氨氧化菌的驯化，驯化时间为四周，当出水NH/-N去除率为95. 29Tl00%、N02_-N去除率为99. 9% 100%并维持一周后，即完成；其中步骤一中陶粒粒径为f 3mm ;步骤二中进水里生活污水和自来水的体积比为I 4o本发明与现有厌氧氨氧化细菌驯化方法相比，有如下优点反硝化污泥来源广泛，易于获取，以反硝化生物膜为二次种泥可以在IOOd内成功启动厌氧氨氧化反应器，出水NH/-N去除率为99. 9% 100%，NOf-N去除率为98% 99. 9%,容积负荷为141mgTN/ (L d)，容积去除负荷为127. 5mg TN/(L d)。当水温降至I扩22°C后，持续提高水力负荷后，最大容积去除负荷可达1126. 6mg TN/ (L d)。厌氧氨氧化工艺作为短程硝化的后续工艺，必然会受到短程硝化出水中所含溶解氧的影响。本发明在进水含有f I. 5mg/L溶解氧的情况下，可驯化出好氧菌与厌氧菌共存的微生物群落。成熟的填料表面生长有氨氧化菌和/或亚硝酸盐氧化菌，深入填料内部，氧传递受阻并且氧逐渐被消耗，产生缺氧区，有利于生长厌氧氨氧化菌。所以，填料表层的好氧菌可以为填料内部的厌氧氨氧化菌解除氧毒。 本发明将厌氧氨氧化反应器运行温度由35°C降至19 22°C，大大降低运行成本，同时反应器系统运行依然稳定，脱氮效率高。
图I为具体实施方式
五中启动过程氨氮、亚硝氮变化曲线图，其中■表示进水氨氮，□表示出水氨氮， 表示进水亚硝氮，〇表示出水亚硝氮；图2为具体实施方式
五中启动过程硝氮变化曲线图，其中 表示进水， 表示出水；图3为具体实施方式
五中I扩22°C水温下氨氮、亚硝氮变化曲线图，其中■表示进水氨氮，□表示出水氨氮， 进表示进水亚硝氮，〇表示出水亚硝氮；图4为具体实施方式
五中19 22°C水温下硝氮变化曲线图，其中 表示进水， 表示出水；图5为具体实施方式
五中I扩22°C水温下反应器总氮去除率及主反应区水温、DO变化图，其中▲表示水温，■表示D0， 表示总氮去除率。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法按以下步骤实现一、反硝化生物膜的培育在装填陶粒填料的厌氧氨氧化反应器中，以哈尔滨市太平污水处理厂二沉池的反硝化污泥为种泥，进水N03_-N浓度为6(T75mg/L，在21°C温度下，进行反硝化生物膜的培育，20d后，陶粒填料上附着灰黄色的反硝化生物膜；二、厌氧氨氧化反应器的启动采用哈尔滨工业大学二区家属区下水道的生活污水和自来水为进水，控制NH:-N和NO2--N之比为I =Tl. 2，进水pH值为7. 5 7. 8，进水DO为1 1. 5mg/L，进水COD为48 60mg/L，常压33 35°C水温下，以步骤一中的反硝化生物膜为二次种泥进行厌氧氨氧化反应器的启动，启动初期NH/-N和N02_-N浓度控制在5(T75mg/L，在IOOd内启动厌氧氨氧化反应器，当出水NH/-N去除率为99. 9% 100%、NO2--N去除率为989T99. 9%并维持两周后即为稳定运行，然后采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，至再次稳定运行；三、厌氧氨氧化反应器的驯化厌氧氨氧化稳定运行后，将水温降至19 22°C，NH4+-N和NO2--N浓度控制在7(T85mg/L，进水pH值为7. 5 7. 8，进水DO为I I. 5mg/L,进行厌氧氨氧化菌的驯化，驯化时间为四周，当出水NH/-N去除率为95. 29Tl00%、N02_-N去除率为99. 9% 100%并维持一周后，即完成；其中步骤一中陶粒粒径为f 3_ ;步骤二中进水里生活污水和自来水的体积比为I :4。本实施方式步骤二中控制NH4+-N和NOf-N之比为I I. 2，采用的方式是往进水里投加(NH4)2SO4 和 NaNO2。
本实施方式步骤二中采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，目的是削弱进水中COD被异养菌所利用，继而对厌氧氨氧化细菌的影响。本实施方式步骤二中采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，至再次稳定运行在运行过程中，no2_-n去除量与nh4+-n去除量比值由不稳定逐步过渡到I. (Tl. 3，N03_-N生成量和NH4+-N去除量比值由不稳定过渡到0. ro. 3，总氮去除率由10%上升到86. 6%，出水pH平均比进水pH高0. 4，污泥颜色由灰黄色逐步过渡到棕褐色，最终呈现代表厌氧氨氧化污泥典型特征的红色，尤以反应器底部污泥颜色变化最明显，反映了厌氧氨氧化污泥逐渐在反应器中占主导地位。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中陶粒填料在厌氧氨氧化反应器中的添加高度为0. 45、. 5m。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中陶粒填料的密度为I. 0(Tl. 50g/cm,孔隙率> 30%，比表面积为I. 8^3. 0cm2/g。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一中反硝化污泥取自哈尔滨市太平污水处理厂二沉池，反硝化污泥中的厌氧生物菌为脱硫弧菌属、硝酸盐还原细菌、脱氮硫杆菌、脱氮极毛杆菌、脱硫肠状菌属、厌氧氨氧化菌中的一种或其中几种的组合，厌氧生物菌占反硝化污泥质量的409^50%。其它步骤及参数与
具体实施例方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法按以下步骤实现一、反硝化生物膜的培育在装填陶粒填料的厌氧氨氧化反应器中，以哈尔滨市太平污水处理厂二沉池的反硝化污泥为种泥，进水N03_-N浓度为70mg/L，在21 °C温度下，进行反硝化生物膜的培育，20d后，陶粒填料上附着灰黄色的反硝化生物膜；二、厌氧氨氧化反应器的启动采用哈尔滨工业大学二区家属区下水道的生活污水和自来水为进水，控制NH4+-N和N02_-N之比为I :1. 2，进水pH值为7. 5，进水DO为Img/L，进水COD为50mg/L，常压35°C水温下，以步骤一中的反硝化生物膜为二次种泥进行厌氧氨氧化反应器的启动，启动初期NH/-N和N02_-N浓度控制在5(T75mg/L，在IOOd内启动厌氧氨氧化反应器，当出水NH4+-N去除率为99. 99%、N02_-N去除率为98. 9%并维持两周后即为稳定运行，然后采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，至再次稳定运行；
三、厌氧氨氧化反应器的驯化厌氧氨氧化稳定运行后，将水温降至19 22°C，NH4+-N和N02_-N浓度控制在70 85mg/L,进水pH值为7. 5,进水DO为lmg/L,进行厌氧氨氧化菌的驯化，驯化时间为四周，当出水NH4+-N去除率为98%、N02_-N去除率为99. 9%并维持一周后，即完成；其中步骤一中陶粒粒径为f 3mm ;步骤二中进水里生活污水和自来水的体积比为I 40本实施方式步骤一中20d后N03—-N去除率约92%。本实施方式步骤三中进行厌氧氨氧化菌的驯化，28d内总氮去除率即由15%上升到75%。继续驯化，每次当总氮去除率达到80%时，稳定一周，然后调整进水量，每次进水量加倍，持续提高水力负荷。最大容积去除负荷可达1126. 6mg TN/(L d)。 本实施方式中启动过程氨氮、亚硝氮变化见图I ;启动过程硝氮变化见图2 ；19 22°C水温下氨氮、亚硝氮变化见图3 ; 19 22°C水温下硝氮变化见图4 ; 19 22°C水温下反 应器总氮去除率及主反应区水温、DO变化见图5。
权利要求
1.常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法，其特征在于它按以下步骤实现 一、反硝化生物膜的培育在装填陶粒填料的厌氧氨氧化反应器中，以哈尔滨市太平污水处理厂二沉池的反硝化污泥为种泥，进水N03_-N浓度为6(T75mg/L，在21°C温度下，进行反硝化生物膜的培育，20d后，陶粒填料上附着灰黄色的反硝化生物膜； 二、厌氧氨氧化反应器的启动采用哈尔滨工业大学二区家属区下水道的生活污水和自来水为进水，控制NH4+-N和NO2--N之比为I :广1.2，进水pH值为7. 5 7. 8，进水DO为ri. 5mg/L，进水COD为48 60mg/L，常压33 35°C水温下，以步骤一中的反硝化生物膜为二次种泥进行厌氧氨氧化反应器的启动，启动初期NH4+-N和N02_-N浓度控制在5(T75mg/L，在IOOd内启动厌氧氨氧化反应器，当出水NH4+-N去除率为99. 99TlOO%、N02_-N去除率为.989T99. 9%并维持两周后即为稳定运行，然后采用自来水为进水运行厌氧氨氧化反应器，至再次稳定运行； 三、厌氧氨氧化反应器的驯化厌氧氨氧化稳定运行后，将水温降至19 22°C，NH；-N和N02_-N浓度控制在7(T85mg/L，进水pH值为7. 5^7. 8，进水DO为f I. 5mg/L,进行厌氧氨氧化菌的驯化，驯化时间为四周，当出水NH/-N去除率为95. 29TlOO%、N02_-N去除率为.99. 9% 100%并维持一周后，即完成； 其中步骤一中陶粒粒径为广3_ ;步骤二中进水里生活污水和自来水的体积比为I :4。
2.根据权利要求I所述的常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法，其特征在于步骤一中陶粒填料在厌氧氨氧化反应器中的添加高度为0. 45、. 5m。
3.根据权利要求I所述的常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法，其特征在于步骤一中陶粒填料的密度为I. 0(Tl. 50g/cm，孔隙率> 30%，比表面积为I. 8^3. Ocm2/g°
4.根据权利要求1、2或3所述的常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法，其特征在于步骤一中反硝化污泥取自哈尔滨市太平污水处理厂二沉池，反硝化污泥中的厌氧生物菌为脱硫弧菌属、硝酸盐还原细菌、脱氮硫杆菌、脱氮极毛杆菌、脱硫肠状菌属、厌氧氨氧化菌中的一种或其中几种的组合，厌氧生物菌占反硝化污泥质量的40% 50%。
全文摘要
常温低溶解氧进水厌氧氨氧化反应器的启动驯化方法，它涉及反应器的启动驯化方法。它为了解决厌氧氨氧化反应器启动时间较长的不足，进水中所含溶解氧对厌氧氨氧化工艺的不利影响和能耗高的问题。方法一、反硝化生物膜的培育；二、厌氧氨氧化反应器的启动；三、厌氧氨氧化反应器的驯化。本发明中以反硝化生物膜为二次种泥可在100d内成功启动厌氧氨氧化反应器，在进水含有1～1.5mg/L溶解氧的情况下，可驯化出好氧菌与厌氧菌共存的微生物群落。本发明将厌氧氨氧化反应器运行温度由35℃降至19～22℃，大大降低运行成本，同时反应器系统运行依然稳定，脱氮效率高。
文档编号C02F3/28GK102701445SQ20121022466
公开日2012年10月3日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者任玉辉, 张 杰, 李相昆 申请人:哈尔滨工业大学