AOB-AnAOB顆粒污泥及其制備方法和利用其自養脫氮處理廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種顆粒污泥及其制備方法和利用其自養脫氮處理廢水的方法。
【背景技術】
[0002]目前在工程中主要采用(自養)硝化-(異養)反硝化工藝脫氮，對于高氨氮低碳氮比的廢水，如污水處理廠的消化污泥脫水液和垃圾滲濾液等采用常規硝化-反硝化工藝處理時，能耗太大且要外加有機碳源以滿足異養反硝化的需要，故處理費用很高。A.Hippen等于1997年在德國Mechernich地區的垃圾滲濾水處理廠發現了一個非常重要的新型生物脫氮現象；全程自養脫氮，即在限制溶氧下，有超過60%的氨氮在生物轉盤反應器中轉化成N2而得以去除，整個氨氮去除過程全部由自養菌完成，其能耗僅為常規硝化-反硝化脫氮能耗的1/3。
[0003]近幾年自養脫氮技術得到了發展，但是都采用將活性污泥接種于填料方式實現自養脫氮。長時間運行，填料上活性污泥接極易脫落、堵塞過濾網。
【發明內容】
[0004]本發明是為了解決目前廢水自養脫氮處理技術中均將活性污泥接種于填料，填料上活性污泥接極易脫落、堵塞過濾網的問題，而提供的一種AOB-AnAOB顆粒污泥及其制備方法和利用其自養脫氮處理廢水的方法。
[0005]AOB-AnAOB顆粒污泥為顆粒狀污泥，由氨氧化菌(AOB)和厭氧氨氧化菌(AnAOB)組成，為AOB-AnAOB聚合體系；氨氧化菌密集排布于AOB-AnAOB顆粒污泥的外層區域，厭氧氨氧化菌集中分布于AOB-AnAOB顆粒污泥內層。
[0006]上述AOB-AnAOB顆粒污泥的制備方法:
[0007]AOB-AnAOB顆粒污泥按以下步驟制備:
[0008]—、在膨脹顆粒污泥床反應器中接種絮狀硝化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥；
[0009]二、進水、微氧曝氣運行58±2天，曝停時間分配為30s:600s，不排泥；
[0010]三、繼續進水、微氧曝氣運行5?10天，曝停時間分配為180s: 180s，控制水體DO值為0.2±0.lmg/L，水力停留2.2h，不排泥；即獲得AOB-AnAOB顆粒污泥；
[0011]其中，步驟二中進水為無機高氨氮廢水，進水水溫為32±1 °C、進水pH值為7.9±0.1、進水 NH:-N 濃度為 210mg/L ；
[0012]步驟二膨脹顆粒污泥床反應器內上升流速為20m/h，進水轉速為3r/min，進水流量為600mL/h，水力停留時間為2.2h ；
[0013]步驟二微氧曝氣采用間歇曝氣，膨脹顆粒污泥床反應器內水體DO值為0.02±0.0 lmg/L ；
[0014]步驟三中進水水溫為32± 1°C。
[0015]利用上述AOB-AnAOB顆粒污泥自養脫氮處理廢水的方法:
[0016]一、在膨脹顆粒污泥床反應器中接種AOB-AnAOB顆粒污泥；
[0017]二、通入待處理廢水，微氧間歇曝氣、曝停時間分配為180s: 180s，控制水體DO值為0.2±0.lmg/L，水力停留2.2h，出水，即完成待處理廢水自養脫氮處理。
[0018]本發明采用絮狀硝化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥同時接種于膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應器的方法培養AOB-AnAOB顆粒污泥，其培養時間不超過70天。本發明AOB-AnAOB顆粒污泥為Α0Β-ΑΝΑΝΜΜ0Χ聚合體系，共生干擾菌——亞硝酸鹽氧化菌(NOB)則數量極少，零星散落于AOB-AnAOB顆粒污泥表面；氨氧化菌密集排布于AOB-AnAOB顆粒污泥的外層區域，厭氧氨氧化菌集中分布于AOB-AnAOB顆粒污泥內層。
[0019]氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)為共生菌，本發明AOB-AnAOB顆粒污泥制備方法步驟二中顆粒污泥含有AOB、NOB和AnAOB三類菌。AOB、NOB和AnAOB之間的供需關系錯綜復雜，整個自養脫氮過程中AOB和AnAOB競爭NH4+協作NO 2，NOB和AnAOB競爭NO2，AOB和NOB競爭O2協作NO 2，AnAOB受氧氣抑制。根據AOB、NOB和AnAOB之間的需氧矛盾，本發明AOB-AnAOB顆粒污泥制備方法通過步驟三的微氧間歇曝氣來調控水體的DO含量分布微環境和微生物反應進程，重新建立顆粒污泥的微生物平衡態，不僅將絮狀硝化污泥和顆粒狀厭氧氨氧化污泥培養為一體，形成顆粒狀AOB-AnAOB污泥，更抑制了干擾菌NOB的生長，使其減少到幾乎消失，形成了 AOB-AnAOB聚合體系。
[0020]本發明AOB-AnAOB顆粒污泥使用時無須接種于填料，不發生生物膜脫落，不易堵塞過濾網。
[0021]本發明AOB-AnAOB顆粒污泥脫氮效果穩定，氨氮和總氮平均去除率分別可達90.6%、72.3%，平均總氮去除負荷達 1.216kg.N/(m3.d)。
[0022]使用本發明AOB-AnAOB顆粒污泥能夠在一個反應器中完成廢水的自養脫氮處理，減少了設備占地面積，節省了資金投入。
【附圖說明】
[0023]圖1是實施例2水處理顆粒污泥的掃描電鏡(SEM)圖。
[0024]圖2是實施例2水處理顆粒污泥的熒光原位雜交(FISH)圖。
[0025]圖3是實施例3水處理顆粒污泥的掃描電鏡(SEM)圖。
[0026]圖4是實施例3水處理顆粒污泥的熒光原位雜交(FISH)圖。
[0027]圖5是實施例4水處理顆粒污泥的掃描電鏡(SEM)圖。
[0028]圖6是實施例4水處理顆粒污泥的熒光原位雜交(FISH)圖。
[0029]掃描電鏡(SEM)圖中AnAOB (厭氧氨氧化菌)呈球狀，AOB (氨氧化菌)呈短桿狀，NOB(亞硝酸鹽氧化細菌)呈長桿狀或螺旋狀，部分異養菌以絲狀菌形式存在。
[0030]熒光原位雜交(FISH)圖中紫色熒光為AnAOB，綠色熒光為Α0Β，紅色熒光為Ν0Β，藍色熒光為全菌。
【具體實施方式】
[0031]本發明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0032]【具體實施方式】一:本實施方式AOB-AnAOB顆粒污泥為顆粒狀污泥，由氨氧化菌和厭氧氨氧化菌組成，為AOB-AnAOB聚合體系；氨氧化菌密集排布于AOB-AnAOB顆粒污泥的外層區域，厭氧氨氧化菌集中分布于AOB-AnAOB顆粒污泥內層。
[0033]AOB-AnAOB顆粒污泥表面零星散落分布有亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，NOB數量極少。
[0034]【具體實施方式】二:本實施方式AOB-AnAOB顆粒污泥按以下步驟制備:
[0035]—、在膨脹顆粒污泥床反應器中接種絮狀硝化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥；
[0036]二、進水、微氧曝氣運行58±2天，曝停時間分配為30s:600s，不排泥；
[0037]三、繼續進水、微氧曝氣運行5?10天，曝停時間分配為180s: 180s，控制水體DO值為0.2±0.lmg/L，水力停留2.2h，不排泥；即獲得AOB-AnAOB顆粒污泥；
[0038]其中，步驟二中進水為無機高氨氮廢水，進水水溫為32±1 °C、進水pH值為7.9±0.1、進水 NH:-N 濃度為 210mg/L ；
[0039]步驟二膨脹顆粒污泥床反應器內上升流速為20m/h，進水轉速為3r/min，進水流量為600mL/h，水力停留時間為2.2h ；
[0040]步驟二微氧曝氣采用間歇曝氣，膨脹顆粒污泥床反應器內水體DO值為0.02±0.0 lmg/L ；
[0041 ] 步驟三中進水水溫為32 ± I °C ;
[0042]步驟三中曝氣量為8±2mL/min ;進水pH值為7.9±0.1 ;步驟三膨脹顆粒污泥床反應器內上升流速為20m/h，進水流量為600mL/h。
[0043]本實施方式AOB-AnAOB顆粒污泥為AOB-AnAOB純聚合體系；氨氧化菌密集排布于AOB-AnAOB顆粒污泥的外層區域，厭氧氨氧化菌集中分布于AOB-AnAOB顆粒污泥內層。亞硝酸鹽氧化菌(NOB)數量極少，零星散落分布于AOB-AnAOB顆粒污泥表面。
[0044]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】二的不同點是:步驟一中絮狀硝化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的接種量體積比為I?2: I。其它步驟及參數與實施方式二相同。
[0045]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】二或三的不同點是:步驟二中曝氣量為8±2mL/min。其它步驟及參數與實施方式二或三相同。
[0046]【具體實施方式】五:本實施方式利用AOB-AnAOB顆粒污泥自養脫氮處理廢水的方法:
[0047]一、在膨脹顆粒污泥床反應器中接種AOB-AnAOB