申请日2015.08.07
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明提供了一种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法，包括：采用升流式厌氧污泥床反应器，以氨氧厌氧化颗粒污泥为接种污泥，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，向进水中加入Cu(II)，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℃的恒温室、进水pH为8.0～8.4的条件下，通过控制反应器中的氮容积负荷和向进水中加入的Cu(II)的量分四个阶段运行。第一阶段为耐受性处理阶段;第二阶段为过渡运行阶段;第三阶段为恢复运行阶段;第四阶段为稳定提升阶段;本发明不仅提供了一种处理含Cu(II)废水的反应器性能提升策略，还提供了一种耐受Cu(II)的污泥驯化方法。
权利要求书
1.一种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法， 其特征在于所述方法为：采用升流式厌氧氨氧化生物反应器;以 厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，进水中以氨氮和亚硝氮为进水 基质，进水中还加入Cu(II)，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℃的恒温室、 进水pH为8.0～8.4的条件下，通过控制反应器中的氮容积负荷 和向进水中加入的Cu(II)的量分阶段运行：第一阶段所述的反应 器在氮容积负荷为15～20kgNm-3d-1，向进水中加入Cu(II)，使其 终浓度为5～6mgL-1对污泥进行耐受性处理，运行15～20天， 其间当反应器氮去除负荷降至10kgNm-3d-1以下时，通过降低进 水基质浓度至NH4+-N70mgL-1，NO2--N70mgL-1，NH4+-N和 NO2--N之比仍为1:1，将反应器氮容积负荷降至2～5kgNm-3d-1; 第二阶段保持第一阶段末反应器的氮容积负荷不变，降低进水中 Cu(II)的加入量使Cu(II)浓度为0.3～0.5mgL-1，短暂运行5～10 天;第三阶段在进水中氮容积负荷为2～10kgNm-3d-1的条件下进 行恢复运行，再逐步提升反应器中的氮容积负荷，直至反应器的 氮容积负荷恢复初始状态15～20kgNm-3d-1;第四阶段在反应器中 的氮容积负荷为15～20kgNm-3d-1的情况下，从0逐步提升进水 中Cu(II)的浓度，每次提升梯度为0.5～1.0mgL-1，每次提升后反 应器稳定运行3～5天即可继续提升，直至反应器能在进水含5～6 mgL-1Cu(II)浓度下维持稳定运行。其中，所述的升流式厌氧氨氧 化颗粒污泥反应器的平均初始氮去除速率为15～20kgNm-3d-1;所 述的模拟废水中氨氮浓度为70～280mgL-1，亚硝氮的浓度为 70～280mgL-1，所述的反应器中的污泥初始浓度为12～30gL-1。
2.如权利要求1所述的提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性 能的运行方法，其特征在于所述的进水中加入的无机盐缓冲液， 进水中无机盐缓冲液各组份终浓度组成如下：KH2PO48～10mgL-1， CaCl2·2H2O5～6mgL-1，MgSO4·2H2O290～310mgL-1，KHCO31240～1260mgL-1，溶剂为水。
3.如权利要求1所述的提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性 能的运行方法，其特征在于所述的进水添加微量元素Ⅰ配制液 1.00～1.25mlL-1和微量元素Ⅱ配制液1.00～1.25mlL-1;所述的 微量元素Ⅰ配制液的组成为EDTA5.0～6.0gL-1，FeSO49.1～ 9.2gL-1;所述的微量元素Ⅱ配制液的组成为EDTA15.0～16.0gL-1， ZnSO4·7H2O0.40～0.45gL-1，CoCl2·6H2O0.20～0.25gL-1， MnCl2·4H2O0.95～1.00gL-1，CuSO4·5H2O0.20～0.25gL-1， NaMoO4·2H2O0.20～0.25gL-1，NiCl2·6H2O0.20～0.25gL-1， H3BO40.010～0.015gL-1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述进水中NH4+-N和 NO2--N的物质的量比为1:1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述进水中Cu(II)的加入 通过加入CuCl2·2H2O或CuSO4·5H2O或它们的混合物来实现。
说明书
提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法
(一)技术领域
本发明涉及一种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能 的运行方法。
(二)背景技术
尽管微量的重金属普遍存在于生物体内，且常常是生物酶的必需 成分，但是过量的重金属对微生物的活性和生长具有抑制甚至毒害作 用，厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，其中担任主要使命的厌 氧氨氧化菌也不例外，受废水中的重金属影响可能导致工艺的出水水 质急剧恶化，脱氮效率下降，甚至菌体解体死亡，工艺运行失败。
工业废水和市政污泥中常含有重金属Cu(II)，一些高氨氮废水如 垃圾填埋渗滤液和冶金废水也被发现含有高浓度的Cu(II)，重金属废 水中含有的Ni、Cd等，还会与氨氮生成稳定的金属络合离子，为其 处理增添困难。因而将含重金属的废水进行单独预处理后再与其他生 产废水混合进行下一步处理，这是目前广泛采用的处理方法。首先预 处理装置本身耗材又占据空间，其次，需投加重捕剂，增加了处理成 本。因此，若能开发新的厌氧氨氧化反应器运行策略，提升反应器处 理此类废水的脱氮性能，则有望突破此瓶颈。
(三)发明内容
本发明的目的是为消除重金属Cu(II)对厌氧氨氧化污泥的不利影 响，通过调控进水Cu(II)的浓度来增强厌氧氨氧化污泥对Cu(II)的耐 受性，提高了厌氧氨氧化反应器处理含Cu(II)废水时的去除效率和稳 定性，并可提供一种耐低浓度Cu(II)的厌氧氨氧化污泥的培养方法。
本发明采用的技术方案是：
一种提升厌氧氨氧化反应器处理含铜废水脱氮性能的运行方法， 其特征在于所述方法为：采用升流式厌氧氨氧化生物反应器;以厌氧 氨氧化颗粒污泥为接种污泥，进水中以氨氮和亚硝氮为进水基质，进 水中加入Cu(II)，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℃的恒温室、进水pH为8.0～8.4的 条件下，通过控制反应器中的氮容积负荷和向进水中加入的Cu(II)的 量分阶段运行：第一阶段所述的反应器在氮容积负荷为15～20kgN m-3d-1，向进水中加入Cu(II)，使其终浓度为5～6mgL-1对污泥进行 耐受性处理，运行15～20天，其间当反应器氮去除负荷降至10kgN m-3d-1以下时，通过降低进水基质浓度至NH4+-N70mgL-1，NO2--N 70mgL-1，NH4+-N和NO2--N之比仍为1:1，将反应器氮容积负荷降 至2～5kgNm-3d-1;第二阶段保持第一阶段末反应器的氮容积负荷不 变，降低进水中Cu(II)的加入量使Cu(II)浓度为0.3～0.5mgL-1，短 暂运行5～10天;第三阶段在进水中氮容积负荷为2～10kgNm-3d-1的条件下进行恢复运行，再逐步提升反应器中的氮容积负荷，直至反 应器的氮容积负荷恢复初始状态15～20kgNm-3d-1;第四阶段在反应 器中的氮容积负荷为15～20kgNm-3d-1的情况下，从0逐步提升进水 中Cu(II)的浓度，每次提升进水中Cu(II)的浓度梯度为0.5～1.0mgL-1， 每次提升后反应器稳定运行3～5天即可继续提升，直至反应器能在 进水含5～6mgL-1Cu(II)浓度下维持稳定运行。其中，所述的升流式 厌氧氨氧化颗粒污泥反应器平均氮去除速率为15～20kgNm-3d-1;所 述的模拟废水中氨氮浓度为70～280mgL-1，亚硝氮的浓度为70～280 mgL-1，所述的反应器中的污泥初始浓度为12～30gL-1。
进一步，进水中加入的无机盐缓冲液，相当于在进水中无机盐缓 冲液各组份终浓度组成如下：KH2PO48～10mgL-1，CaCl2·2H2O5～6 mgL-1，MgSO4·2H2O290～310mgL-1，KHCO31240～1260mgL-1，溶 剂为水。
再进一步，所述的进水中添加微量元素包括加入微量元素Ⅰ配制 液1.00～1.25mlL-1和微量元素Ⅱ配制液1.00～1.25mlL-1;微量元素 Ⅰ配制液的具体成分为EDTA5.0～6.0gL-1，FeSO49.1～9.2gL-1;微 量元素Ⅱ配制液的具体成分为EDTA15.0～16.0gL-1，ZnSO4·7H2O 0.40～0.45gL-1，CoCl2·6H2O0.20～0.25gL-1，MnCl2·4H2O0.95～ 1.00gL-1，CuSO4·5H2O0.20～0.25gL-1，NaMoO4·2H2O0.20～0.25gL-1， NiCl2·6H2O0.20～0.25gL-1，H3BO40.010～0.015gL-1。其中微量元素Ⅱ 配制液中的CuSO4·5H2O不计入进水中添加的Cu(II)的加入量。
再进一步，所述本发明推荐进水中NH4+-N和NO2--N的物质的 量之比为1:1。
具体的，本发明所述进水中Cu(II)的加入通过加入CuCl2·2H2O 或CuSO4·5H2O或它们的混合物来实现。
在厌氧氨氧化系统中，污泥沉降性能变差是导致工艺脱氮性能恶 化的主要因素之一。本发明利用了重金属能刺激污泥胞外聚合物的产 生以及促进污泥成分聚集的作用，在污泥活性受到短期抑制后的恢复 期内，配合调节反应器的氮容积负荷，最终达到改善污泥沉降性能的 目的。此外，在运行的第一阶段短期输入较高浓度的Cu(II)至关重要， 其主要作用是刺激微生物产生大量胞外聚合物以抵御后期运行中蓄 积的Cu(II)向胞内的渗透和长期毒害，保证细胞维持一定的活性，再 配合不同阶段氮容积负荷的控制，使厌氧氨氧化污泥适应处理含一定 Cu(II)浓度的废水的同时，维持较高的反应器运行稳定性。
本发明的有益效果主要体现在：不仅提供了一种处理含Cu(II)废 水的反应器性能提升策略;由于厌氧氨氧化菌对铜非常敏感，进水含 5mgL-1铜就已经能够使反应器内的污泥解体死亡，本发明还有效提升 了反应器抵抗含铜废水不利影响的能力，提供了一种耐受Cu(II)的污 泥驯化方法。