一种低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化厌氧氨氧化工艺的方法，特别涉及一种低温优化厌氧氨氧化 工艺的方法。 (二）
【背景技术】
[0002] 氮素污染问题日益突出，成为严重破坏生态环境，威胁人类安全的问题之一。氮素 的积累将直接影响水体的质量，导致一系列水体富营养化、水华等污染，而这些问题可能影 响水体中生物的生存，更可能危及人类的健康。
[0003] 厌氧氨氧化作为一种高效的新型生物脱氮技术，与其他技术相比具有一些优势， 如处理成本低，剩余污泥产生较少。虽然厌氧氨氧化具有较为广泛的运用前景，但是一些环 境因素极大程度限制厌氧氨氧化技术。其中低温就是一个较为普遍的例子，大量研宄表明 当环境温度低于20°C，厌氧氨氧化菌活性受到严重抑制，反应器整体性能急剧下降。要说明 低温废水大量存在，要加热不仅能耗高，还不可行。 (三）
【发明内容】
[0004] 本发明目的是克服低温条件对厌氧氨氧化菌活性的抑制作用，通过添加Fe3+、Cu2+ 和Ni2+复合金属离子溶液，对厌氧氨氧化工艺进行优化，提高反应器在低温条件下的去除 效率和稳定性。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] 本发明提供一种低温下厌氧氨氧化反应器运行方法，所述方法为：以待处理 污水为厌氧氨氧化反应器进水，所述待处理污水中NH/-N和NOf-N浓度均为210? 280mg?L-1 (优选280mg?L-1)，初始水力停留时间为3. 0?6.Oh(优选3h)，所述待处理污 水中添加终浓度为2. 00?4.OOml?I71复合金属离子溶液（优选2. 5ml?I71)，反应器在 14?30°C(优选14?20°C)、避光条件下培养，初始氮去除负荷为3. 7kgN?nT3 ?cf1，当反 应器稳定运行三天以上，连续三天出水NCV-N测定浓度偏差小于10 %或当天出水NCV-N测 定浓度小于IOmg?L'通过下列方法之一调节反应器运行：（1)减小反应器水力停留时间： 调整幅度为原水力停留时间的5?20%; (2)增加进水中NH4+-N与NCV-N的浓度：增加幅度 均为14?56mg?I71;当反应器出水N02_-N测定浓度大于IOOmg?T1时停止进一步负荷提 升，通过下列方法之一调节反应器运行：①增大水力停留时间：调整幅度为原水力停留时 间的5%?20% ;②减小进水中NH/-N与N02_-N的浓度：减小幅度均为14?70mg?T1 (优 选56mg?L-1);所述复合金属离子溶液组成：氨三乙酸8. 549g?L-1，Fe2(SO4)3I443g?L-1， NiCl2 ? 6H20I. 791g?I71，CuSO4 ?H2OI. 844g?L'溶剂为自来水。
[0007]进一步，所述待处理污水组成如下：NaH2P048?12mg?L-1，MgSO4 ? 7H20 46. 9? 70. 3mg.L^CaCl2 .2H20 4. 52 ?6. 78mg.LlKHCO3O. 8 ?I. 2g?L'NIV-NSIO?280mg吨-1， NCV-N210 ?280mg.L'微量元素II. 00 ?I. 25ml.171、微量元素III. 00 ?I. 25ml.I71， 溶剂为自来水；
[0008] 微量元素I组成：EDTA5.OOg?L-1，FeS049. 14g?L-1，溶剂为自来水；
[0009] 微量元素II组成：EDTA15.Og?I71，ZnSO4 ? 7H20 0? 430g?I71，CoCl2 ? 6H20 0? 240g?I71，MnCl2 ? 4H20 0? 990g?I71，CuSO4 ? 5H20 0? 250g?I71，NaMoO4 ? 2H20 0? 220g?I71， NiCl2 ? 6H20 0? 2IOg?I71，H3BO4O. 014g?L'溶剂为自来水。
[0010] 更进一步，优选所述待处理污水组成如下：NaH2PO4IOmg?I71，MgSO4 ? 7H20 58. 6mg?I71，CaCl2 ? 2H20 5. 65mg?L'KHCO3Ig?L'NH4+-N280mg?L'NCV-N280mg?I71， 微量元素IL〇〇?L25ml?L-1、微量元素III. 00?I. 25ml?L-1，溶剂为自来水；
[0011] 微量元素I(g?L-1):EDTA5. 00,FeS049. 14,溶剂为自来水；
[0012] 微量元素II(g?I71) :EDTA15. 0,ZnSO4 ? 7H20 0? 430,CoCl2 ? 6H200. 240， MnCl2 *4H20 0. 990,CuSO4 *5H20 0. 250,NaMoO4 *2H20 0. 220,NiCl2 *6H20 0. 210,H3BO4O. 014, 溶剂为自来水。
[0013] 进一步，所述反应器可优化运行温度为14?20°C。
[0014] 进一步，所述水力停留时间减小或增加的幅度均为原水力停留时间的10%。
[0015] 进一步，所述进水中NH4+-N与NCV-N的浓度增加或减小的幅度均为56mg?L'
[0016] 本发明的优点主要体现在：本发明方法在低温条件下（14?20°C)通过Fe3+Xu2+ 和Ni2+复合金属离子溶液的添加，可以有效地缓解厌氧氨氧化菌在低温下受到的负面作用 并激发厌氧氨氧化菌活性，从而提高反应器脱氮性能。 (四）【附图说明】
[0017] 图1为反应器RO进水与出水水质随时间变化曲线图。
[0018] 图2为反应器RO中水力停留时间与总氮负荷、总氮去除负荷曲线图。
[0019] 图3为温度随运行时间的变化曲线图。
[0020] 图4为反应器Rl进水与出水水质随时间变化曲线图。
[0021] 图5为反应器Rl中水力停留时间与总氮负荷、总氮去除负荷曲线图。 (五）【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于 此：
[0023] 实施例1
[0024] 取已稳定运行的上流式厌氧污泥床反应器两个（有效体积1L，连续七天出水 NCV-N浓度偏差小于10% )，分别为反应器RO和反应器Rl进行优化试验，其中反应器 RO以不含复合金属离子溶液的模拟废水为进水并作为参照反应器，反应器Rl以含终浓度 2. 50ml?I71复合金属离子溶液的模拟废水为进水并作为实验反应器。
[0025] 反应器RO与反应器Rl进水中NH4+-N和NO2--N浓度均为280mg?L-1，初始水力停 留时间（HRT)均为3. 0h，两个反应器在常温实验室（14?30°C)避光条件下培养，RO与Rl 初始氮去除负荷分别为4.OkgN?HT3 ?Cf1和3. 7kgN?HT3 ?Cf1。
[0026] 实验室温度从30°C逐渐下降至14°C，反应器总氮去除率和去除负荷也随着温度 的下降而逐渐下降，出水NH/-N和NCV-N浓度上升，当反应器稳定运行三天以上，连续三天 出水NOf-N测定浓度偏差小于10%或当天出水NO2U测定浓度小于IOmg七1，通过下列方 法之一调节反应器运行：（1)减小反应器水力停留时间调节反应器运作：调节幅度为原水 力停留时间的10% ;(2)增加进水基质（NH4+-N与N(V-N)浓度：增加幅度均为56mg?I71; 当反应器出水NCV-N测定浓度大于IOOmg?T1时停止进一步负荷提升，通过下列方法之一 调节反应器运行：（1)增大水力停留时间：调整幅度为原水力停留时间的10% ; (2)减小进 水基质（NH4+-N与N02_-N)浓度：减小幅度为56mg?L'
[0027] 整个试验过程中当HRT为3. 0h，RO的NH4+-N和NO2--N去除率分别为75. 4±12. 5% 和83. 0±10. 3%，R1对应的去除率分别为91. 0±3. 5%和93. 9±2. 0%;当HRT为2. 5h时， RO的NH/-N和NCV-N去除率分别为71.0±13. 6%和81.8±11.6%，R1对应的去除率分别 为82. 1 ±5. 4%和83. 7±7. 7%。添加Fe3+、Cu2+和Ni2+复合金属离子溶液的反应器Rl的 运行性能明显优于对照反应器RO，结果见图1-图5和表1。
[0028] 这说明Fe3+Xu2+和Ni2+复合金属离子溶液的添加能够在低温的条件下，有效地缓 解低温（14?20°C)对厌氧氨氧化菌产生的负面作用，并激发厌氧氨氧化菌的活性以保证 反应器稳定的氮去除能力。
[0029]模拟废水组成如下：NaH2PO4IOmg?I71，MgSO4?7H20 58. 6mg?I71，CaCl2?2H20 5. 65mg?L-1，KHCO3Ig?L-1，NH4+-N和NO2--N均为 280mg?L-1，微量元素I和微量元素II均为 1.25mlL'溶剂为自来水；
[0030] 微量元素I(g?I/1):EDTA5. 00,FeS049. 14,溶剂为自来水。
[0031]微量元素II(g?I71) :EDTA15. 0,ZnSO4?7H200?430,CoCl2?6H200. 240， MnCl2 *4H20 0. 990,CuSO4 *5H20 0. 250,NaMoO4 *2H20 0. 220,NiCl2 *6H20 0. 210,H3BO4O. 014, 溶剂为自来水。
[0032] 复合金属离子溶液（g?I/1):氨三乙酸（NTA) 8. 549,Fe2 (SO4) 39. 443,NiCl2 ? 6H20 I. 791，CuSO4 ?H2OI. 844,溶剂为自来水。
[0033] 表1反应器RO和Rl实验过程中运行数据总结与对比
[0034]
【主权项】
1. 一种低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，其特征在于所述方法为：以待处理污水 为厌氧氨氧化反应器进水，所述待处理污水中NH/-N和NOf-N浓度均为210?280mg ?Γ1， 初始水力停留时间为3. 0?6. 0h，所述待处理污水中添加终浓度为2. 00?4. OOml · Γ1复 合金属离子溶液，反应器在14?30°C、避光条件下运行，当反应器稳定运行三天以上，连续 三天出水NOf-N测定浓度偏差小于10%或当天出水NOf-N测定浓度小于IOmg吨 4时，通过 下列方法之一调节反应器运行：（1)减小反应器水力停留时间：调整幅度为原水力停留时 间的5%?20% ;(2)增加进水中順4+4与勵，4的浓度：增加幅度均为14?5611^.17 1; 当反应器出水NCV-N测定浓度大于IOOmg · Γ1时停止进一步负荷提升，通过下列方法之一 调节反应器运行：①增大水力停留时间：调整幅度为原水力停留时间的5%?20% ;②减小 进水中NH4+-N与NCV-N的浓度：减小幅度均为14?70mg · ΙΛ 所述复合金属离子溶液组成：氨三乙酸8. 549g · ΙΛ Fe2 (SO4) 39· 443g · ΙΛ NiCl2 · 6Η201· 791g · ΙΛ CuSO4 · H2OL 844g · ΙΛ 溶剂为自来水。
2. 如权利要求1所述低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，其特征在于所述待处理污 水组成如下：NaH2P0 48 ?12mg · Γ1，MgSO4 · 7Η2046· 9 ?70. 3mg · Γ1，CaCl2 · 2Η204· 52 ? 6. 78mg · Γ1，KHCO3O. 8 ?I. 2g · Γ1，ΝΗ4+-Ν210 ?280mg · Γ1，NCV-N210 ?280mg · Γ1，微量 元素 I I. 00?I. 25ml · L'微量元素 II L 00?L 25ml · ΙΛ溶剂为自来水； 微量元素 I组成：EDTA5. OOg · Γ1，FeS049. 14g · Γ1，溶剂为自来水； 微量元素 Π 组成：EDTA15. Og · Γ1，ZnSO4 · 7Η200· 430g · Γ1，CoCl2 · 6Η200· 240g · Γ1， MnCl2 · 4Η200· 990g · I/1，CuSO4 · 5Η200· 250g · I/1，NaMoO4 · 2Η200· 220g · I/1， NiCl2 · 6Η200· 2IOg · ΙΛ H3BO4O. 014g · ΙΛ 溶剂为自来水。
3. 如权利要求1所述低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，其特征在于所述反应器运 行温度为14?20 °C。
4. 如权利要求1所述低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，其特征在于所述水力停留 时间增加幅度为原水力停留时间的10%。
5. 如权利要求1所述低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，其特征在于所述进水中 NH/-N与NCV-N的浓度增加幅度均为56mg · L'
【专利摘要】本发明公开了一种低温下厌氧氨氧化反应器运行的方法，所述方法为：以待处理污水为厌氧氨氧化反应器进水，所述待处理污水中NH4+-N和NO2--N浓度均为210～280mg·L-1，初始水力停留时间为3.0～6.0h，反应器在14～30℃、避光条件下运行，当反应器稳定运行三天以上，连续三天出水NO2--N测定浓度偏差小于10％或当天出水NO2--N测定浓度小于10mg·L-1时，调节反应器运行；本发明方法在低温条件下(14～20℃)通过Fe3+、Cu2+和Ni2+复合金属离子溶液的添加，可以有效地缓解厌氧氨氧化菌在低温下受到的负面作用并激发厌氧氨氧化菌活性，从而提高反应器脱氮性能。
【IPC分类】C02F3-28
【公开号】CN104556368
【申请号】CN201410606861
【发明人】金仁村, 陈辉, 郭琼, 张正哲
【申请人】杭州师范大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月31日