提升厭氧氨氧化反應器處理含銅廢水脫氮性能的運行方法
【專利說明】
(一)
技術領域
[0001]本發明涉及一種提升厭氧氨氧化反應器處理含銅廢水脫氮性能的運行方法。
(二)
【背景技術】
[0002]盡管微量的重金屬普遍存在于生物體內，且常常是生物酶的必需成分，但是過量的重金屬對微生物的活性和生長具有抑制甚至毒害作用，厭氧氨氧化作為一種新型生物脫氮工藝，其中擔任主要使命的厭氧氨氧化菌也不例外，受廢水中的重金屬影響可能導致工藝的出水水質急劇惡化，脫氮效率下降，甚至菌體解體死亡，工藝運行失敗。
[0003]工業廢水和市政污泥中常含有重金屬Cu (II)，一些高氨氮廢水如垃圾填埋滲濾液和冶金廢水也被發現含有高濃度的Cu(II)，重金屬廢水中含有的N1、Cd等，還會與氨氮生成穩定的金屬絡合離子，為其處理增添困難。因而將含重金屬的廢水進行單獨預處理后再與其他生產廢水混合進行下一步處理，這是目前廣泛采用的處理方法。首先預處理裝置本身耗材又占據空間，其次，需投加重捕劑，增加了處理成本。因此，若能開發新的厭氧氨氧化反應器運行策略，提升反應器處理此類廢水的脫氮性能，則有望突破此瓶頸。
(三)
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為消除重金屬Cu(II)對厭氧氨氧化污泥的不利影響，通過調控進水Cu(II)的濃度來增強厭氧氨氧化污泥對Cu(II)的耐受性，提高了厭氧氨氧化反應器處理含Cu(II)廢水時的去除效率和穩定性，并可提供一種耐低濃度Cu(II)的厭氧氨氧化污泥的培養方法。
[0005]本發明采用的技術方案是:
[0006]—種提升厭氧氨氧化反應器處理含銅廢水脫氮性能的運行方法，其特征在于所述方法為:采用升流式厭氧氨氧化生物反應器；以厭氧氨氧化顆粒污泥為接種污泥，進水中以氨氮和亞硝氮為進水基質，進水中加入Cu (II)，并加入維持微生物生長的無機鹽緩沖液和微量元素，在厭氧、避光、溫度為35 ± I °C的恒溫室、進水pH為8.0?8.4的條件下，通過控制反應器中的氮容積負荷和向進水中加入的Cu(II)的量分階段運行:第一階段所述的反應器在氮容積負荷為15?20kg N Hi3Cl1,向進水中加入Cu (II)，使其終濃度為5?6mgL 1對污泥進行耐受性處理，運行15?20天，其間當反應器氮去除負荷降至1kg N m 3Cl1以下時，通過降低進水基質濃度至NH4+-N 70mg L \ NO2 -N 70mg L NH/-N和NO2-N之比仍為1:1，將反應器氮容積負荷降至2?5kg N Hi3Cl1;第二階段保持第一階段末反應器的氮容積負荷不變，降低進水中Cu(II)的加入量使Cu(II)濃度為0.3?0.5mg L \短暫運行5?10天；第三階段在進水中氮容積負荷為2?1kg N m3d 1的條件下進行恢復運行，再逐步提升反應器中的氮容積負荷，直至反應器的氮容積負荷恢復初始狀態15?20kg NHi3Cl1;第四階段在反應器中的氮容積負荷為15?20kg N m 3d 1的情況下，從O逐步提升進水中Cu(II)的濃度，每次提升進水中Cu(II)的濃度梯度為0.5?1.0mgL \每次提升后反應器穩定運行3?5天即可繼續提升，直至反應器能在進水含5?6mg L 1Cu(II)濃度下維持穩定運行。其中，所述的升流式厭氧氨氧化顆粒污泥反應器平均氮去除速率為15?20kgN m3d %所述的模擬廢水中氨氮濃度為70?280mgL \亞硝氮的濃度為70?280mgL 所述的反應器中的污泥初始濃度為12?30gL 1O
[0007]進一步，進水中加入的無機鹽緩沖液，相當于在進水中無機鹽緩沖液各組份終濃度組成如下:KH2P048 ?1mgL 1AaCl2.2Η20 5 ?6mgL 1^MgSO4.2Η20 290 ?31OmgL 1^KHCO31240?1260mgL \溶劑為水。
[0008]再進一步，所述的進水中添加微量元素包括加入微量元素I配制液1.00?1.25H11L1和微量元素II配制液1.00?1.25ml L S微量元素I配制液的具體成分為EDTA 5.0?6.0gL \ FeSO4 9.1?9.2gL S微量元素II配制液的具體成分為EDTA 15.0?16.0gL \ ZnSO4.7Η200.40 ?0.45gL \ CoCl2.6H20 0.20 ?0.25gL \ MnCl2.4H20 0.95 ?1.0OgL 1^CuSO4.5Η20 0.20 ?0.25gL 1^NaMoO4.2Η20 0.20 ?0.25gL 1^NiCl2.6Η20 0.20 ?0.25gL \ H3BO40.010?0.015gL 1O其中微量元素II配制液中的CuSO4.5H20不計入進水中添加的Cu(II)的加入量。
[0009]再進一步，所述本發明推薦進水中NH/-N和NO2 -N的物質的量之比為1:1。
[0010]具體的，本發明所述進水中Cu(II)的加入通過加入CuCl2.2Η20或CuSO4.5Η20或它們的混合物來實現。
[0011]在厭氧氨氧化系統中，污泥沉降性能變差是導致工藝脫氮性能惡化的主要因素之一。本發明利用了重金屬能刺激污泥胞外聚合物的產生以及促進污泥成分聚集的作用，在污泥活性受到短期抑制后的恢復期內，配合調節反應器的氮容積負荷，最終達到改善污泥沉降性能的目的。此外，在運行的第一階段短期輸入較高濃度的Cu(II)至關重要，其主要作用是刺激微生物產生大量胞外聚合物以抵御后期運行中蓄積的Cu(II)向胞內的滲透和長期毒害，保證細胞維持一定的活性，再配合不同階段氮容積負荷的控制，使厭氧氨氧化污泥適應處理含一定Cu(II)濃度的廢水的同時，維持較高的反應器運行穩定性。
[0012]本發明的有益效果主要體現在:不僅提供了一種處理含Cu(II)廢水的反應器性能提升策略；由于厭氧氨氧化菌對銅非常敏感，進水含5mgL 1銅就已經能夠使反應器內的污泥解體死亡，本發明還有效提升了反應器抵抗含銅廢水不利影響的能力，提供了一種耐受Cu(II)的污泥馴化方法。
(四)
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實施例對本發明進一步說明，但本發明的保護范圍并不僅限于此:
[0014]實施例:
[0015]取平均氮去除率為15.6kg N m3d 1的某高效厭氧氨氧化反應器中的顆粒污泥，將IL該污泥接種于有效體積1.5L的升流式厭氧污泥床反應器中。該反應器初始污泥濃度為16.7gL \進水pH為8.29±0.15，反應器置于35± 1°C且厭氧避光的恒溫室中穩定運行16天后，氮容積負荷穩定在16.0kg N m 3d 1左右，污泥活性為297.6mg N g 1VSS d、
[0016]以模擬廢水為進水基質，加入維持微生物生長的無機鹽緩沖液和微量元素，通過控制反應器中的氮容積負荷和向進水中加入的Cu(II)(本實施例加入CuCl2.2Η20)的量分階段運行。其中(NH4)2S(V^ NaNO 2按1:2物質的量之比按各階段所需量進行添加。進水中無機鹽緩沖液各組份的終濃度為=KH2PO4 1mg L、CaCl2.2H20 5.6mg L \ MgSO4.2H20300mg L \ KHCO3 1250mg L1。
[0017]所述的進水添加微量元素I配制液1.25mlL 1和微量元素II配制液1.25mlL \微量元素I配制液及和微量元素II配制液具體成分為:
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