專利名稱：一種富集培養亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法
技術領域：
本發明涉及一種亞硝酸鹽氧化顆粒污泥的培養方法，屬于廢水生物脫氮處理技術 領域。
背景技術：
傳統生物硝化反硝化脫氮工藝是將廢水中的氮素污染物轉化為氮氣，最終達到去 除廢水中氮素污染物的目的。硝化作用是生物脫氮工藝的關鍵，主要由硝化細菌完成，因而 硝化菌對系統的脫氮能力起著決定性的作用。硝化作用是一個序列式反應，先將氨氮氧化 為亞硝酸鹽，進而由亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，分別由氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌完成。短程 硝化反硝化是將氨氮的氧化控制在亞硝酸鹽階段，實現亞硝酸鹽的積累，然后通過亞硝酸 鹽反硝化脫氮。但是反硝化不完全會造成亞硝態氮殘留。同樣對于低碳氮比污水(如城市 生活污水)，碳源的缺乏同樣會導致反硝化過程中產生亞硝積累。亞硝態氮是一種有毒物 質，直接危害到水生動植物的生長。因此應將殘存的亞硝酸鹽氧化成沒有毒害作用的硝酸 鹽是非常有必要的。硝化菌生長緩慢，細胞產率低，導致傳統反應器中硝化菌的生物量不易提高，使得 目前多數硝化工藝氨氮氧化效率較低。人們開始利用硝化生物膜或生物包埋等固定化技術 來提高硝化菌的數量，但這些都需要借助載體的幫助。污泥顆粒化是指廢水生物處理系統 中的微生物在適當的環境條件下，相互聚集形成一種密度較大、體積較大、體質條件較好的 微生物聚集體。好氧顆粒污泥作為一種新興的自固定化工藝，可大幅度提高污泥的沉降性 能和污泥在反應器中的截留效率。硝化菌對好氧顆粒污泥的穩定性和脫氮能力起著決定性 的作用，硝化顆粒污泥的形成不僅能夠提高反應器內硝化污泥的濃度，而且可以改善反應 器的生物脫氮能力，系統的穩定性大大提高。目前，許多研究報道了以氨氧化細菌為優勢菌的硝化顆粒污泥的培養，但是沒有 亞硝酸氧化菌為優勢菌的顆粒污泥形成的報道。相對于氨氧化菌，亞硝酸鹽氧化菌自養生 長時，是以亞硝酸鹽為唯一能源，以(X)2為唯一碳源。但過量的亞硝酸鹽會導致較高的游離 亞硝酸而抑制亞硝酸鹽氧化菌的生長。因此培養亞硝酸鹽氧化菌的顆粒污泥，存在運行條 件苛刻的問題。
發明內容
本發明針對亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥培養條件苛刻，系統污泥濃度低等問題，提 出了一種成功培養富含亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法。本發明借助SBR反應器，以低沉 降時間作為選擇壓，篩選沉降性能較好的活性污泥，同時改傳統的一次性進水為連續式進 水，避免了反應器啟動時產生過高的亞硝酸鹽積累，解決了較高的游離亞硝酸對亞硝酸鹽 氧化菌產生抑制的問題。本發明其特征在于將好氧顆粒污泥技術成功的應用于生物脫氮系統，通過微生物的自凝聚作用實現固定化而避免借助載體，有助于減少排水時造成反應器內污泥流失，增加污泥濃度，并可充 分發揮了顆粒污泥沉速快、泥水分離效果好、反應器排水比高等優點，使反應效率提高、反 應器容積縮小。一種富集培養亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法，其特征在于步驟如下(1)首先將接種污泥(絮狀活性污泥)清洗數遍，以除去殘存的有機底物及雜質， 然后將污泥投入到SBR反應器1中，污泥濃度在5000-6000mg/L。(2)人工配制含有亞硝態氮的無機模擬配水作為實驗用水放置于進水箱2中，廢 水經過進水泵3從反應器底部泵入，進水方式為連續式進水。無機模擬配水的具體成分 是NaNO2 1. 232-2. 464g/L(相當于 250-500mg N02_N/L)，NH4Cl 0. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/L, CaCl2 · 2H20 0. 01g/L，MgSO4 · 7H20 0. 02g/L，營養液 3ml/L (營養液包括 FeCl3 · 6H20 1. 5g/ L, H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L, CoCl2 · 6H20 0. 15g/L, EDTA lOg/L)。同時攪拌器 4 和鼓風 機5同時啟動，開始曝氣攪拌，以提供顆粒污泥生長所需要的剪切力。(3) SBR的整個反應時間為4. 5-他，其中進水時間為4_5.證，在最后0. 5h內，停止 進水泵，將反應器內累計的亞硝態氮全部氧化成硝態氮。反應結束后，富含有硝態氮的污水 經過排水閥6排出，一個周期結束。為促使顆粒污泥的形成，將沉降時間設定為3min，未沉 降的污泥排出系統外。整個過程通過定時器實現自動控制。(4)保持反應器溫度在2548°C，進水pH在7. 8-8. 0之間(NaHCO3調節)，溶解氧 在4-5mg/L，提供上升氣流1. 2-1. 5cm/s。水力停留時間大約為10_1池，污泥齡25_28d。經 過30-60天的培養，進水中的亞硝態氮全部氧化成硝態氮，在整個過程中沒有亞硝態氮殘 留，反應器性能穩定，說明以亞硝酸鹽為優勢細菌的顆粒污泥培養成功。本發明設計的優點在于本發明是在SBR系統中利用曝氣產生的氣流剪切力，通過采用較低的沉降時間， 成功培養具有良好亞硝酸鹽氧化特性的顆粒污泥，可以有效提高脫氮系統的去除效率，保 證穩定運行。
圖1是本發明培養亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的SBR反應器的示意圖；圖2是本發明亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的鏡檢照片；圖3是本發明亞硝酸鹽氧化菌為優勢菌的顆粒污泥反應器在一個典性周期的氮 濃度曲線。
具體實施例方式實施例1 把處理城市生活污水的好氧活性污泥接種到SBR反應器中，污泥濃度5600mg/L， 該反應器的總體積是12L，有效容積10L。模擬廢水中配水NO2-N濃度為250mg/L，還加入適 量的銨鹽和磷酸鹽以及微量元素以保證微生物的生長，其中NH4Cl 0. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/ L，CaCl2 · 2H20 0. Olg/L, MgSO4 · 7H200. 02g/L，營養液 3ml/L。模擬廢水中不含有機碳源。 反應器的條件為溫度在25°C，進水pH在7. 8-8. 0之間，溶解氧保持在％ig/L，提供上升氣流1.2cm/s，水力停留時間10h，污泥齡^d。運行一個月后，可觀察到細小棕黃色的顆粒污 泥出現，隨后顆粒污泥粒徑逐漸增大，穩定運行50天左右，亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的粒 徑大多分布在0. 2-0. 5mm。圖3是本發明亞硝酸鹽氧化菌為優勢菌的顆粒污泥反應器在一 個典性周期的氮濃度曲線。從圖中可以看出，亞硝酸鹽氧化菌為優勢菌的顆粒污泥表現出 高效的亞硝酸鹽氧化特性，出水NO2-N為0. 06mg/L,沒有亞硝酸鹽殘留，進水的亞硝酸鹽全 部轉化為硝酸鹽(凈生成硝酸鹽80-100mg/L)。污泥從接種到培養成熟時，反應器運行良 好，并且具有很高的穩定性。實施例2 接種處理模擬廢水的好氧活性污泥投入到SBR反應器中，污泥濃度 5200mg/L，該反應器的總體積是12L，有效容積10L。然后將含有亞硝態氮和其他銨鹽和磷 酸鹽以及微量元素的人工配水從反應器底部泵入，反應器運行方式為連續進水，間歇運行。 配水NO2-N濃度為300mg/L，其他營養成分與實施例1相同。保持反應器內溫度恒定Q8°C)， 進水PH在7. 8-8. 0之間，溶解氧在5mg/L，提供上升氣流1. 5cm/s，水力停留時間10h，污泥 齡^d。穩定運行35天左右觀察到有細砂狀小顆粒污泥生成，45天后顆粒污泥成長為深棕 色的顆粒污泥。反應器對亞硝態氮的去除可達到99%，出水NO2-N低于lmg/L，沒有亞硝酸 鹽殘留，進水的亞硝酸鹽全部轉化為硝酸鹽，出水硝酸鹽濃度在100-120mg/L。實施例3 接種部分處理城市生活污水的活性污泥和處理人工模擬廢水的活性污 泥到SBR反應器中，兩者比例約為1 1，該反應器的總體積是12L，有效容積10L，混合后污 泥濃度為6000mg/L左右。配水NO2-N濃度為500mg/L，其他營養成分與實施例1相同。保持 反應器內溫度恒定)，進水pH在7. 8-8. 0，溶解氧保持在％ig/L，提供上升氣流1. 2cm/ s，水力停留時間12h，污泥齡25d。穩定運行45天左右觀察到有細砂狀小顆粒污泥生成，60 天后顆粒污泥成長為深棕色的顆粒污泥。反應器對亞硝態氮的去除可達到99%，出水NO2-N 低于1. 5mg/L，沒有亞硝酸鹽殘留，進水的亞硝酸鹽全部轉化為硝酸鹽，出水硝酸鹽濃度在 180-200mg/Lo
權利要求
1. 一種富集培養亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法，其特征在于步驟如下(1)首先清洗絮狀活性污泥，以除去殘存的有機底物及雜質，然后將污泥投入到SBR反 應器中，污泥濃度在5000-6000mg/L ；(2)人工配制含有亞硝態氮的無機模擬配水作為實驗用水放置于進水箱中，廢水經 過進水泵從反應器底部泵入，進水方式為連續式進水；無機模擬配水的具體成分是=NaNO2 1. 232-2. 464g/L, NH4ClO. 08g/L, KH2PO4 0. 04g/L, CaCl2 · 2H20 0. Olg/L, MgSO4 · 7H200. 02g/ L,營養液 3ml/L ；營養液包括 FeCl3 · 6H20 1. 5g/L, H3BO3O. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L, CoCl2 · 6H20 0. 15g/L，EDTA lOg/L ；同時攪拌器和鼓風機同時啟動，開始曝氣攪拌，以提供顆粒污泥生長 所需要的剪切力；(3)SBR的整個反應時間為4. 5-6h，其中進水時間為4-5.證，在最后0. 5h內，停止進水 泵，將反應器內累計的亞硝態氮全部氧化成硝態氮；反應結束后，富含有硝態氮的污水經過 排水閥排出，一個周期結束；沉降時間設定為3min，未沉降的污泥排出系統外；(4)保持反應器溫度在25-28°C，進水pH在7. 8-8. 0之間，溶解氧在4_5mg/L，提供上升 氣流1. 2-1. 5cm/s ；水力停留時間為10-12h，污泥齡25_28d ；經過30-60天的培養，進水中 的亞硝態氮全部氧化成硝態氮，出水中沒有亞硝態氮殘留，說明以亞硝酸鹽為優勢細菌的 顆粒污泥培養成功。
全文摘要
一種富集培養亞硝酸鹽氧化菌顆粒污泥的方法屬于廢水生物脫氮處理技術領域。本發明包括如下步驟接種絮狀活性污泥到SBR中，將含有亞硝酸鹽的無機廢水從底部泵入，進水方式為連續式，同時攪拌器和鼓風機啟動。在最后半小時內，停止進水，實現亞硝態氮全部氧化，污水經排水閥排出。培養條件溫度25-28℃，進水pH7.8-8.0，溶解氧4-5mg/L，提供上升氣流1.2-1.5cm/s，水力停留時間10-12h，污泥齡25-28d，沉降時間3min。經過30-60天培養獲得以亞硝酸鹽為優勢細菌的顆粒污泥。本發明解決了亞硝酸鹽氧化顆粒污泥培養條件苛刻，系統污泥濃度低等問題，反應器效率高，工藝流程簡單。
文檔編號C02F3/12GK102060377SQ20101055451
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者劉旭, 吳蕾, 彭永臻, 李凌云, 王淑瑩 申請人:北京工業大學