申请日2019.02.22
公开(公告)日2019.06.14
IPC分类号C02F3/28; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，包括：在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入含NH4+‑N和NO2‑‑N的初始进水，NH4+‑N和NO2‑‑N的质量浓度比为1:0.9～1.1，在温度为35±1℃、pH为7.5±0.2、水力停留时间为0.9～1.1h、避光和厌氧条件下运行至稳定;分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，每次提高纳米二氧化锰颗粒的浓度后均运行至稳定，当稳定后的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量不小于未添加纳米二氧化锰颗粒时的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量的1.3倍时，完成耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养。
权利要求书
1.一种耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，包括：
(1)在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入含NH4+-N和NO2--N的初始进水，NH4+-N和NO2--N的质量浓度比为1:0.9～1.1，在温度为35±1℃、pH为7.5±0.2、水力停留时间为0.9～1.1h、避光和厌氧条件下运行至稳定;
(2)分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，每次提高纳米二氧化锰颗粒的浓度后均运行至稳定，当稳定后的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量不小于未添加纳米二氧化锰颗粒时的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量的1.3倍时，完成耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养。
2.根据权利要求1所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的反应器为升流式厌氧污泥床反应器。
3.根据权利要求1或2所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的厌氧氨氧化颗粒污泥的体积与反应器的有效体积之比为0.7～0.9。
4.根据权利要求1所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥后，反应器内的初始生物量浓度为15～25g VSS L-1。
5.根据权利要求1或4所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的厌氧氨氧化颗粒污泥 的优势菌为Candidatus Kueneniastuttgartiensis。
6.根据权利要求1所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的初始进水还包括NaHCO3、CaCl2、MgSO4、NaH2PO4、微量元素Ⅰ储备液和微量元素Ⅱ储备液，所述的微量元素Ⅰ储备液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ储备液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
7.根据权利要求1所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的纳米二氧化锰颗粒的粒径为40～60nm。
8.根据权利要求1所述的耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述的分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，每阶段纳米二氧化锰颗粒的浓度增加幅度为前一阶段的1.3～2.5倍。
说明书
耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及一种耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法。
背景技术
在过去几十年中，多样化的商业产品和制造过程逐渐与快速发展的纳米技术的相集成。纳米金属氧化物颗粒广泛应用于化妆品、食品添加剂、涂料和电化学器件等多个领域。
纳米二氧化锰颗粒具有良好的电化学性能、电离性和电子电导率等特性，在许多领域得到了广泛的应用，如：分子筛、高级催化剂和可充电电池电极等材料。这些相关的制造工厂所排放的废水中纳米二氧化锰颗粒含量高，同时，含纳米二氧化锰颗粒的工业废水进入市政污水系统，可能对水生微生物产生不良影响，继而影响废水生物处理系统的运行性能。
对于氮素污染的治理，生物脱氮是目前最为经济有效的治理技术，以厌氧氨氧化为核心的脱氮技术被业界普遍视为未来污水处理发展的一种重要技术，由此围绕着城市污水处理主流工艺的厌氧氨氧化技术正成为当前全球污水处理研发的焦点之一，它是一种新颖、可持续的氮去除的过程。但是，厌氧氨氧化菌具有生长缓慢，细胞产率低，对环境敏感等缺点，废水中的纳米二氧化锰颗粒可能会对微生物细胞造成损伤，抑制蛋白酶活性等问题，极大地限制厌氧氨氧化工艺在实际废水处理工程中的大规模应用。
公开号为CN108264145A的专利说明书公开了一种通过添加二氧化锰强化厌氧氨氧化菌活性的方法：采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含有氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液和微量元素，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为7.70～7.80、水力停留时间为0.9～1.0h的条件下运行稳定后，通过分阶段递增的方式向反应器进水中加入二氧化锰，培养至反应器污泥活性为接种污泥活性的2.4～2.6倍时即完成培养。上述方法培养出来的厌氧氨氧化颗粒污泥具有活性高，脱氮性能好，较高的微生物浓度等优点。上述方法的二氧化锰添加浓度最高只有50mg L-1。
公开号为CN107601661A的专利说明书公开了一种含锰废水厌氧氨氧化脱氮反应器的运行方法：采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含有氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，并加入维持微生物生长的无机盐缓冲液和微量元素，逐步提高反应器进水的锰离子负荷来调节反应器运行，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为7.75～7.85、水力停留时间为0.9～1.0h的条件下培养至反应器污泥活性为接种污泥活性的2～3倍时即完成培养。上述方法培养出来的耐受高浓度锰离子的厌氧氨氧化颗粒污泥活性高，沉降性能优，脱氮性能好。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，采用分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，诱导厌氧氨氧化颗粒污泥过量分泌胞外聚合物，从而改善厌氧氨氧化颗粒污泥对纳米二氧化锰颗粒的耐受性。
一种耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，包括：
(1)在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入含NH4+-N和NO2--N的初始进水，NH4+-N和NO2--N的质量浓度比为1:0.9～1.1，在温度为35±1℃、pH为7.5±0.2、水力停留时间为0.9～1.1h、避光和厌氧条件下运行至稳定;
(2)分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，每次提高纳米二氧化锰颗粒的浓度后均运行至稳定，当稳定后的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量不小于未添加纳米二氧化锰颗粒时的厌氧氨氧化颗粒污泥产生的胞外聚合物含量的1.3倍时，完成耐受纳米二氧化锰颗粒的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养。
步骤(1)中，所述的反应器可以是升流式厌氧污泥床反应器。
优选地，所述的厌氧氨氧化颗粒污泥的体积与反应器的有效体积之比为0.7～0.9。
优选地，所述的反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥后，反应器内的初始生物量浓度为15～25g VSS L-1。VSS为挥发性悬浮物。
优选地，所述的厌氧氨氧化颗粒污泥的优势菌为Candidatus Kueneniastuttgartiensis。
优选地，所述的初始进水还包括NaHCO3、CaCl2、MgSO4、NaH2PO4、微量元素Ⅰ储备液和微量元素Ⅱ储备液，所述的微量元素Ⅰ储备液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ储备液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
步骤(2)中，优选地，所述的纳米二氧化锰颗粒的粒径为40～60nm。
优选地，所述的分阶段逐级提高纳米二氧化锰颗粒的浓度，每阶段纳米二氧化锰颗粒的浓度增加幅度为前一阶段的1.3～2.5倍，每次提高纳米二氧化锰颗粒的浓度后运行15～30d，d为天。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：提高了厌氧氨氧化颗粒污泥对高浓度纳米二氧化锰颗粒的耐受性，适用于同时含有高浓度纳米二氧化锰颗粒、氨盐和亚硝氮盐的废水，且污泥活性高、脱氮性能稳定，具有优异的环境效益和社会效益。