一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，包括以下步骤：S1：在流化床反应装置中启动厌氧氨氧化工艺，通过投加与废水自身的阴阳离子相匹配的反应物，在流化床反应装置中进行结晶，形成晶体；S2：厌氧氨氧化菌与所述晶体共生长，形成厌氧氨氧化颗粒污泥；S3：随着厌氧氨氧化颗粒污泥的不断生长，调整流化床反应装置的回流量或上升流速以控制污泥膨胀或流化高度，同时进行污水处理。本发明专利技术利用废水本身的镁离子、钙离子、磷酸根、碳酸根等阴阳离子，与外加反应物反应，生成磷酸铵镁、磷酸钙、羟基磷灰石等晶体沉淀。通过晶体沉淀与厌氧氨氧化菌的共生长，快速形成沉淀性能好、密度大的厌氧氨氧化颗粒污泥。的厌氧氨氧化颗粒污泥。的厌氧氨氧化颗粒污泥。

【技术实现步骤摘要】
一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法


[0001]本专利技术属于厌氧氨氧化及污水处理
，具体涉及一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法。

技术介绍

[0002]我国水体氨氮污染形势严峻，高浓度氨氮废水的达标处理成为当前亟待突破的重大环保课题。近年来，厌氧氨氧化技术因其供氧能耗节省、无需有机碳源、容积负荷高、污泥产量低等优势，成为具应用前景的新型生物脱氮工艺。然而，厌氧氨氧化菌细胞产量和生长速度都极低，且对环境条件敏感，在实际应用中厌氧氨氧化菌也极易流失或者失活，限制了工艺的推广应用。
[0003]颗粒污泥被认为是防止厌氧氨氧化菌体流失、克服不利环境条件造成活性抑制的有效手段。厌氧氨氧化菌本身可以分泌胞外聚合物(EPS)或者通过群体感应效应聚集生长，形成的颗粒污泥具有有效减缓溶解氧的渗入、减轻毒性物质对厌氧氨氧化菌的抑制、良好的抗水力剪切性能等优势，可维持工艺稳定高效的运行。
[0004]然而，在实际工艺运行形成厌氧氨氧化颗粒污泥后，往往会出现厌氧氨氧化颗粒的上浮，造成污泥大量流失，导致脱氮性能急剧恶化。此外，上浮的污泥也无法在沉淀池中被截留，堵塞出水管，也会导致反应器运行故障。因此，如何快速形成厌氧氨氧化颗粒污泥、维持其良好的沉淀性能和脱氮活性是实际工程应用中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，包括以下步骤：
[0006]S1：在流化床反应装置中启动厌氧氨氧化工艺，通过投加与原水废水自身的阴阳离子相匹配的反应物，在流化床反应装置中与原水废水进行结晶，形成晶体；
[0007]S2：厌氧氨氧化菌与所述晶体共生长，形成厌氧氨氧化颗粒污泥；
[0008]S3：随着厌氧氨氧化颗粒污泥的不断生长，调整流化床反应装置的回流量或上升流速以控制污泥膨胀或流化高度，同时进行污水处理。
[0009]本专利技术的流化床反应装置既具有盐类结晶并包覆厌氧氨氧化菌形成颗粒污泥的作用，又具有厌氧生物反应器的功能。本专利技术利用所处理的废水中的高浓度阴阳离子作为结晶沉淀的原料，配合补加含有与该阴阳离子相配合的离子的化合物，在废水中进行反应，形成结晶沉淀；在流化作用下，晶体不断长大，并作为生物载体使得流化床内的厌氧氨氧化菌附着在其表面，晶体生长与细菌附着生长同时进行，形成颗粒污泥，颗粒污泥的内部具有不规则分布的晶体和微生物膜，且比重增大，不易上浮流失。
[0010]可选的，步骤S1中，所述启动厌氧氨氧化工艺的方法为富集培养厌氧氨氧化菌或外加厌氧氨氧化菌菌种，上述两种方法均为本领域的常规方法。
[0011]可选的，步骤S1中，所述的原水废水的总氮浓度控制在100
‑
1000mg/L范围内，总氮
过低，不利于厌氧氨氧化菌活性的提高，总氮过高，则可能产生高浓度的具有生物毒性的游离氨或游离亚硝酸，从而抑制厌氧氨氧化菌生长；
[0012]原水废水中的氨氮和亚硝氮浓度比为1:(0.8
‑
1.32)，能够获得良好的自养脱氮效果，若原水废水中只含有氨氮或氨氮较高，则预先将部分氨氮经由氨氧化菌转化为亚硝氮，达到上述比例之后，再进入流化床反应装置中。
[0013]可选的，步骤S1中，所述废水自身的阴阳离子包括但不限于镁离子、钙离子、磷酸根、碳酸根、碳酸氢根。这些离子可生成的沉淀包括但不限于碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、磷酸钙(Ca3(PO4)2)、羟基磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))、磷酸铵镁(鸟粪石，Mg(NH4)PO4·
6H2O)，根据溶度积常数由小至大排序为羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸铵镁、碳酸钙、碳酸镁。
[0014]进一步可选的，当废水中的碳酸根浓度均大于磷酸根和碳酸氢根浓度时，优选为磷酸根和碳酸氢根浓度的5倍以上时，认定碳酸根为高浓度离子，向流化床反应装置中投加钙离子，投加的钙离子与废水中碳酸根和磷酸根之和的摩尔比为(1.3
‑
1.5):1，形成碳酸钙为主的结晶沉淀，可能伴随羟基磷灰石和磷酸钙沉淀。
[0015]进一步任选的，当废水中的磷酸根浓度均大于碳酸根、碳酸氢根时，优选为碳酸根和碳酸氢根浓度的5倍以上时，认定磷酸根为高浓度离子，向流化床反应装置中投加钙离子，投加的钙离子与废水中磷酸根的摩尔比为(1.5
‑
1.7):1，形成羟基磷灰石为主、伴随磷酸钙的共结晶，可能还伴随有碳酸钙结晶。
[0016]进一步任选的，当废水中的磷酸根浓度均大于碳酸根、碳酸氢根，优选为碳酸根和碳酸氢根浓度的5倍以上，且氨氮与亚硝氮的差值浓度为正值、废水中的磷酸根与该差值浓度的摩尔比大于1:1时，向流化床反应装置中投加镁离子，投加的镁离子与废水中磷酸根的摩尔比为(1
‑
1.1):1，形成磷酸铵镁结晶，可能还伴随有碳酸镁结晶。
[0017]在颗粒污泥的成长阶段，原水废水中的氨氮首先要与亚硝氮一同作为厌氧氨氧化菌的底物或营养物，促进厌氧氨氧化菌生长繁殖，进而包裹颗粒污泥，剩余的氨氮可以作为鸟粪石结晶沉淀的原料，与磷酸根和投加的镁源形成磷酸铵镁结晶。所述磷酸铵镁结晶即为高纯度鸟粪石，在促进厌氧氨氧化颗粒化过程中，能够同时反应掉废水中的氨氮，起到了强化脱氮除磷的效果。
[0018]可选的，投加的钙源选自氯化钙、石灰、氯酸钙、高氯酸钙；投加的镁源选自氯化镁、硫酸镁、氧化镁、氢氧化镁、盐卤、镁矿石、蛇纹石。
[0019]可选的，步骤S2中，还包括额外投加晶种，加速结晶沉淀过程，强化厌氧氨氧化颗粒污泥生长，所述额外投加晶种选自鸟粪石和石英砂，优选为鸟粪石，投加量为0.1
‑
1g/L，投加周期为3
‑
10天。鸟粪石不仅发挥晶种作用，而且包裹在颗粒污泥中的鸟粪石晶体，在颗粒污泥局部微区溶解时，可为颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌提供底物基质，尤其是在废水中厌氧氨氧化菌的基质(即养料)较少时，促进细菌增殖生长，加强厌氧氨氧化菌的抗冲击能力。
[0020]可选的，步骤S1中，投加的钙源或镁源在流化床反应装置外部先进行溶解，得到对应的钙源或镁源水溶液，再输入流化床反应装置，且钙源或镁源水溶液与原水废水分开进入流化床反应装置，防止钙源或镁源进入原水废水中立即发生结晶沉淀反应而堵塞管道，降低反应离子的有效性。
[0021]可选的，步骤S1和S2，所述流化床反应装置中的上升流速为0.1
‑
2mm/s，易于晶体
碰撞成核和微生物聚集生长；
[0022]可选的，步骤S1、S2和S3，所述流化床反应装置中溶解氧小于0.2mg/L，水温30℃
‑
35℃，水力停留时间1
‑
48h，避光运行；
[0023]所述流化床反应装置内的pH为8.0
‑
8.2，pH值过低，则结晶溶解，pH值过高，则不利于厌氧氨氧化菌生长。
[0024]可选的，步骤S1中，通过富集培养或外加菌种而刚启动厌氧氨氧化工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在流化床反应装置中启动厌氧氨氧化工艺，通过投加与原水废水自身的阴阳离子相匹配的反应物，在流化床反应装置中进行结晶，形成晶体；S2：厌氧氨氧化菌与所述晶体共生长，形成厌氧氨氧化颗粒污泥；S3：随着厌氧氨氧化颗粒污泥的不断生长，调整流化床反应装置的回流量或上升流速以控制污泥膨胀或流化高度，同时进行污水处理。2.根据权利要求1所述的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，步骤S1中，所述原水废水自身的阴阳离子包括镁离子、钙离子、磷酸根、碳酸根、碳酸氢根；所述的原水废水的总氮浓度控制在100
‑
1000mg/L，原水废水中的氨氮和亚硝氮浓度比为1:(0.8
‑
1.32)。3.根据权利要求2所述的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，当废水中的碳酸根浓度均大于磷酸根和碳酸氢根浓度时，认定碳酸根为高浓度离子，向流化床反应装置中投加钙离子，投加的钙离子与废水中碳酸根和磷酸根之和的摩尔比为(1.3
‑
1.5):1。4.根据权利要求2所述的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，当废水中的磷酸根浓度均大于碳酸根、碳酸氢根时，认定磷酸根为高浓度离子，向流化床反应装置中投加钙离子，投加的钙离子与废水中磷酸根的摩尔比为(1.5
‑
1.7):1。5.根据权利要求2所述的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，当废水中的磷酸根浓度均大于碳酸根、碳酸氢根，且氨氮与亚硝氮的差值浓度为正值、废水中的磷酸根与该差值浓度的摩尔比大于1:1时，向流化床反应装置中投加镁离子，投加的镁离子与废水中磷酸根的摩尔比为(1
‑
1.1):1。6.根据权利要求2所述的快速培养厌氧氨氧化颗粒污泥的方法，其特征在于，步骤S1和S2，所述流化床反应装置中的上升流速为0.1
‑
2mm/s；步骤S1、S2和S3，所述流化床反应装置中溶解氧小于0.2mg/L，水温30℃
‑
35℃，pH为8....

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓君，史慧群，吴俊斌，叶欣，林向宇，陈少华，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：