申请日2012.12.21
公开(公告)日2013.03.20
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法，将厌氧污泥和好氧污泥接种到反应器中，启动策略如下：首先在反应器保持厌氧、进水不含有机碳源、不含盐度的条件下富集厌氧氨氧化菌，建立以厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;然后在低氮浓度、低盐度的条件下优选耐盐厌氧氨氧化菌，淘洗出非优势菌种，建立以耐盐厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;最后逐步提高氮浓度和盐度使厌氧氨氧化菌适应高氮浓度和高盐环境。本发明通过逐渐改变进水基质的方式解决了在盐度抑制下厌氧氨氧化菌富集缓慢的问题，启动方式简单易行，降低了高盐废水厌氧氨氧化处理系统启动的难度。
权利要求书
1.厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法，其特征在于：按如下步骤进行：
1)首先将厌氧污泥和好氧污泥以3:1～1:1的体积比加入到厌氧氨氧化反应器中，接种量为反应器有效容积的50%～70%;反应器进行保温和避光处理;
2)控制进水亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，初始进水氨氮浓度为28～56mg/L;
在反应器厌氧、进水不含有机碳源和盐度的条件下，运行反应器，直到反应器内好氧微生物和异养微生物死亡，此时形成以厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;
3)在第2)步的基础上，开始增加进水盐度并控制在3g/L以内，以淘汰不适合在盐度下生存的厌氧氨氧化菌，运行反应器以进一步优化微生物系统，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
4)在前一步的基础上提高进水亚硝氮和氨氮浓度，氨氮浓度提升量为25mg/L～40mg/L，亚硝氮浓度提升量为25～60mg/L，且亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
5)在前一步的基础上提高进水盐度，进水盐度提升量为1.0g/L～2.5g/L，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
6)不断重复第4)步和第5)步，以交替提高进水氮浓度和盐度，使富集后的厌氧氨氧化菌逐渐适应高氮浓度和高盐度环境，直到进水氮浓度和盐度达到待处理废水的氮浓度和盐度，即完成厌氧氨氧化反应器的启动。
2.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法，其特征在于：反应器运行条件始终控制为：pH值 7.5～8.2，温度30～35℃，水力停留时间24～36h。
说明书
厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧氨氧化反应器的启动方法，以处理化工、食品加工等行业高盐高氮废水，属于废水处理技术领域。
背景技术
目前高盐废水总量巨大且有逐年增加的趋势，如果未经处理就直接排放会对环境造成严重污染。
厌氧氨氧化是一种以NH4+-N为电子供体、以NO2--N为电子受体生成氮气的微生物反应，在废水生物脱氮领域具有良好的开发应用前景，但厌氧氨氧化菌世代时间长，生长缓慢。
高盐废水处理的关键是驯化耐盐微生物。高盐度会对微生物产生抑制，因此高盐环境下厌氧氨氧化菌的富集更加缓慢，导致利用厌氧氨氧化反应处理高盐废水系统的启动时间更长。为了改变这种状况，现有技术中有发明专利申请2010102266302公开了一种耐盐型厌氧氨氧化反应器的启动方法，该方法先通过提高氮浓度，培养和富集厌氧氨氧化菌，待反应器实现厌氧氨氧化功能后，再逐渐提高盐度，驯化厌氧氨氧化菌对盐度的适应性，故启动过程可分为富集与驯化两个过程，反应器启动时间相对较长，且反应器对抗冲击能力比较弱。然而实际生产中，环境条件是变化的，盐度和氮浓度的突然变化都会对处理系统造成冲击，因此该方法适应环境变化能力不够。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法，本方法能够提高高盐环境下厌氧氨氧化菌的富集速度，缩短启动时间。
本发明实现上述目的的技术解决方案如下：
厌氧氨氧化反应器处理高盐含氮废水的启动方法，其特征在于：按如下步骤进行：
1)首先将厌氧污泥和好氧污泥以3:1～1:1的体积比加入到厌氧氨氧化反应器中，接种量为反应器有效容积的50%～70%;反应器进行保温和避光处理;
2)控制进水亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，初始进水氨氮浓度为28～56mg/L。在反应器厌氧、进水不含有机碳源和盐度的条件下，运行反应器，直到反应器内好氧微生物和异养微生物死亡，此时形成以厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;
3)在第2)步的基础上，开始增加进水盐度并控制在3g/L以内，以淘汰不适合在盐度下生存的厌氧氨氧化菌，运行反应器以进一步优化微生物系统，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
4)在前一步的基础上提高进水亚硝氮和氨氮浓度，氨氮浓度提升量为25mg/L～40mg/L，亚硝氮浓度提升量为25～60mg/L，且亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
5)在前一步的基础上提高进水盐度，进水盐度提升量为1.0g/L～2.5g/L，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上;
6)不断重复第4)步和第5)步，以交替提高进水氮浓度和盐度，使富集后的厌氧氨氧化菌逐渐适应高氮浓度和高盐度环境，直到进水氮浓度和盐度达到待处理废水 的氮浓度和盐度，即完成厌氧氨氧化反应器的启动。
反应器运行条件始终控制为：pH值 7.5～8.2，温度30～35℃，水力停留时间24～36h。
本发明通过逐渐改变进水基质的方式解决了在盐度抑制下厌氧氨氧化菌富集缓慢的问题，提高了高盐环境下厌氧氨氧化菌的富集速度，启动方式简单易行，降低了高盐废水厌氧氨氧化处理系统启动的难度。
本方法成功启动厌氧氨氧化反应器后，反应器运行稳定，废水脱氮率高。
本发明接种污泥是厌氧污泥和好氧污泥的混合物，微生物种类丰富，且采取盐度和氮浓度交替提高的方式，富集厌氧氨氧化菌和驯化耐盐厌氧氨氧化菌是同步进行的，抗盐度和氮浓度冲击的能力比较强。本发明的启动方式更接近实际环境，更有优势。
具体实施方式
本发明以厌氧污泥和好氧污泥为种泥，接种到反应器中，利用两种污泥微生物的多样性，通过逐渐改变进水基质的方式实现厌氧氨氧化在处理高盐废水反应器中的启动。启动策略如下：首先在反应器保持厌氧、进水不含有机碳源、不含盐度的条件下富集厌氧氨氧化菌，建立以厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;然后在低氮浓度、低盐度的条件下优选耐盐厌氧氨氧化菌，淘洗出非优势菌种，建立以耐盐厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统;最后逐步提高氮浓度和盐度使厌氧氨氧化菌适应高氮浓度和高盐环境。具体步骤如下：
1)首先将厌氧污泥和好氧污泥以3:1～1:1的体积比加入到厌氧氨氧化反应器中，接种量为反应器有效容积的50%～70%;反应器外面利用保温套进行保温和避光。
2)控制进水亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，初始进水氨氮浓度为28～56mg/L。在反应器厌氧、进水不含有机碳源和盐度的条件下，运行反应器，反应器经历好氧微生物、异养微生物的内源呼吸及死亡后，此时形成以厌氧氨氧化菌为优势菌的微生物系统。
3)在第2)步的基础上，开始增加进水盐度并控制在3g/L以内，以淘汰不适合在盐度下生存的厌氧氨氧化菌，运行反应器以进一步优化微生物系统，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上。
4)在前一步的基础上提高进水亚硝氮和氨氮浓度，氨氮浓度提升量为25mg/L～40mg/L，亚硝氮浓度提升量为25～60mg/L，且亚硝氮和氨氮的比值为1.2:1～1.4:1，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上，此时表明反应器已成功富集耐盐厌氧氨氧化菌。
5)在前一步的基础上提高进水盐度，进水盐度提升量为1.0g/L～2.5g/L，运行反应器，直到亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上。
6)不断重复第4)步和第5)步，以交替提高进水氮浓度和盐度，使富集后的厌氧氨氧化菌逐渐适应高氮浓度和高盐度环境，直到进水氮浓度和盐度达到待处理废水的氮浓度和盐度，即完成厌氧氨氧化反应器的启动。
反应器运行条件始终控制为：pH值 7.5～8.2，温度30～35℃，水力停留时间24～36h。
以下以一个具体实施例对本方法作进一步说明。
本实施例是在一个有效容积为12L的UASB反应器中进行的。反应器外面用保温套缠绕，用以保温和避光。温度维持在32±1℃。
1、首先将厌氧消化污泥和好氧污泥以2:1的体积比加入到反应器中，接种污泥体积为7.0L，约为反应器有效容积的60%。厌氧污泥MLSS和MLVSS分别为6.05 g/L和3.20 g/L，好氧污泥MLSS和MLVSS分别为0.798 g/L和0.502 g/L。
2、调节进水pH值为8.0±0.1，盐度为零，亚硝氮浓度和氨氮浓度分别为36.40mg/L和28.00mg/L，其比值约为1.30，反应器水力停留时间24h，经过50d的连续运行，总氮、氨氮、亚硝氮去除率达到80%～90%，反应器内污泥大部分呈现红褐色，表明反应器已富集厌氧氨氧化菌。
3、进一步优选耐盐厌氧氨氧化菌，pH值维持不变，亚硝氮浓度和氨氮浓度提高到72.80mg/L和56.00mg/L，反应器以1.5 g/L和3.0g/L两个盐度梯度运行。60d后，反应器总氮、氨氮、亚硝氮去除率达到80%～90%，表明已初步筛选出耐盐厌氧氨氧化菌，系统微生物已开始适应盐度环境。此阶段在进水刚开始添加盐度后，反应器性能明显恶化，而后缓慢恢复并逐步适应低盐环境。
4、进一步分梯度交替提高进水氮负荷和盐度，亚硝氮和氨氮浓度提高梯度分别为36.40mg/L和28.00mg/L，盐度提高梯度为1.5g/L。经过80d运行后，进水亚硝氮和氨氮浓度提升到145.6mg/L和112mg/L，盐度达到15g/L，达到待处理废水的氮浓度和盐度，总氮、氨氮和亚硝氮去除率均达到在80%以上，微生物菌群中耐高盐的厌氧氨氧化菌占据主体且活性较高，系统启动成功。此阶段交替提高氮负荷和盐度，反应器性能表现稳定，盐度提升没有对厌氧氨氧化菌的活性产生明显影响。
本发明以污水厂厌氧污泥和好氧污泥为接种污泥，以亚硝氮浓度和氨氮浓度之比为1.2:1～1.4:1的人工配水作为反应器进水，在反应器厌氧，进水低氮浓度、不含有机碳源和盐度环境下富集厌氧氨氧化菌。然后利用微生物的代谢多样性和环境对微生物的选择能力，通过逐渐改变进水基质，分梯度提高氮浓度和盐度的方式，优选出耐盐厌氧氨氧化菌。在厌氧氨氧化反应器启动过程中，以氨氮和亚硝氮的去除率作为每一个优化阶段结束的条件，即不管反应器运行多长时间，当亚硝氮和氨氮去除率同时达到80%以上时，某一个浓度提升优化过程即结束，再进入下一个浓度提升优化过程。在厌氧氨氧化反应器启动及运行过程中，以总氮、氨氮、亚硝氮的去除率，亚硝氮、氨氮去除量的比值以及厌氧氨氧化菌的比生长活性作为反应器运行性能的评价指标。