申请日2016.04.27
公开(公告)日2016.07.13
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34; C02F101/22; C02F101/16
摘要
本发明提供了一种耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，所述方法采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为1.0～1.5h的条件下培养至反应器脱氮效率稳定在80%以上，然后向反应器进水中加入K2CrO4进行耐铬培养，完成耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养;本发明所述方法培养出的厌氧氨氧化颗粒污泥能在处理含低浓度铬废水过程中维持较高的活性与氮去除率，还能去除废水所含的低浓度的铬，且颗粒污泥性状优良。
权利要求书
1.一种耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述方法为：采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为1.0～1.5h的条件下培养至反应器脱氮效率稳定在80%以上，然后向反应器进水中加入K2CrO4进行耐铬培养，铬的加入量以进水中Cr6+的质量浓度计，以1～1.5mg·L-1的梯度提高进水中Cr6+的浓度，当反应器总氮去除率降至10%以下，停止向进水中添加K2CrO4，同时降低进水流量和氮素浓度，使反应器负荷降至原总氮负荷的10%以下，再采用提升进水流量与氮素浓度的方法提升反应器负荷，提升后每阶段运行1～2周，直至反应器总氮负荷恢复初始值，并且反应器总氮去除率达到80%以上，且污泥活性达到初始污泥活性的90%以上，即完成耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养;所述模拟废水组成为：氨氮70～280mg·L-1，亚硝氮70～280mg·L-1，KH2PO45～20mg·L-1，CaCl2·2H2O1～10mg·L-1，MgSO4·2H2O200～400mg·L-1，KHCO3800～1500mg·L-1，溶剂为水。
2.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于：所述进水中K2CrO4加入方法为：当反应器脱氮效率稳定在80%以上，首次向反应器进水中加入1mg·L-1Cr6+，继续培养1-2周，以1mg·L-1的梯度提高进水中Cr6+的浓度，每个梯度培养1-2周，运行至反应器总氮去除率降至10%以下。
3.如权利要求1或2所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于：所述进水中添加铬的质量浓度不超过15mg·L-1。
4.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化颗粒污泥的接种体积占反应器总体积的30%～90%。
5.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述反应器负荷降至原总氮负荷的10%以下的方法为：交替降低进水氮素浓度和进水流量，所述进水氮素降低的方法是将进水中氨氮每次减少28mg·L-1，且亚硝氮每次同步减少28mg·L-1，所述进水流量每次降低10%～20%。
6.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于，所述提升反应器负荷的方法为：交替提升进水氮素浓度和进水流量，所述进水氮素提升的方法是将进水中氨氮与亚硝氮每次同步增加28mg·L-1，所述进水流量每次提升10%～20%。
7.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述反应器内初始生物量浓度为12～30g·L-1。
8.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述进水中氨氮和亚硝氮的物质的量之比为1:1。
9.如权利要求1所述耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，其特征在于所述模拟废水组成为：氨氮280mg·L-1，亚硝氮280mg·L-1，KH2PO410mg·L-1，CaCl2·2H2O7.4mg·L-1，MgSO4·2H2O300mg·L-1，KHCO31250mg·L-1，溶剂为水。
说明书
一种耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法
(一)技术领域
本发明涉及一种耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法。
(二)背景技术
厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮工艺，以高效低耗的优势在废水生物脱氮领域有着广阔的应用前景。而承担这一工艺核心角色的是厌氧氨氧化菌。
厌氧氨氧化生物脱氮工艺目前已成功应用于多种实际废水的处理，其中包括处理重金属废水。铬是一种工业上广泛应用的有毒重金属，含铬废水主要来源于选矿、化工、制革、电镀等行业，在水体中铬主要以三价铬和六价铬形式存在，重点污染物六价铬还是一种致癌物质，对水生生物与人体都具有严重危害。铬的化合物还会使水体的自净受到抑制。传统处理重金属废水的物理、化学方法均存在一定局限性，尤其在处理低浓度含铬废水时，不同程度的存在设备投资大、运行成本高等问题，废水中的铬难以被回收利用，容易造成二次污染等缺点。而活性污泥处理法则利用微生物对Cr6+的吸附作用、胞外代谢产物如含-COOH、-OH、-NH2等官能团物质的络合与沉淀作用、还原作用，特别是能够主动运输Cr6+进入细胞内部再通过酶的催化转化作用还原成为低毒的Cr3+。然而，高毒性的Cr6+少量存在就会抑制脱氮微生物的活性甚至致死。因此，在采用基于厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化工艺处理此类废水时，既需要有效去除废水中的铬，还要兼顾微生物不被严重毒害并维持较高的脱氮效率，特别是要保证以上两点在实际处理工艺中长期稳定实现。
为了能够扩展厌氧氨氧化菌的应用领域，充分发挥其优势，培养耐铬厌氧氨氧化污泥十分必要。研究发现经过前期与大量含氮、含低浓度铬的废水充分接触后，后期再经适当的脱氮性能恢复期，可实现厌氧氨氧化颗粒污泥兼备耐铬与高效脱氮能力，且污泥活性得到一定提高。
(三)发明内容
本发明的目的是为获得耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥，经过前期与大量含氮、含低浓度铬的废水充分接触后，后期再经适当的脱氮性能恢复期，可实现厌氧氨氧化颗粒污泥兼备耐铬与高效脱氮能力，且污泥活性得到一定提高，为厌氧氨氧化工艺在含铬废水处理的应用创造了可能。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法，所述方法为：采用上流式厌氧污泥床反应器，以厌氧氨氧化颗粒污泥为接种源，以含氨氮和亚硝氮的模拟废水为进水，在厌氧、避光、温度为35±1℃、进水pH为8.10±0.14、水力停留时间为1.0～1.5h的条件下培养至反应器脱氮效率稳定在80%以上，后向反应器进水中加入K2CrO4进行耐铬培养，铬的加入量以进水中Cr6+的质量浓度计，以1～1.5mg·L-1的梯度提高进水中Cr6+的浓度，当反应器总氮去除率降至10%以下;停止向进水中添加K2CrO4，同时降低进水流量和氮素浓度，使反应器负荷降至原总氮负荷的10%以下，后期以不含Cr6+的进水运行逐步提高反应器总氮负荷，采用提升进水流量与氮素浓度的方法提升反应器负荷，提升后每阶段运行1～2周，直至反应器总氮负荷恢复初始值，并且反应器总氮去除率达到80%以上，且污泥活性达到初始污泥活性的90%以上，即完成耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥的培养;所述模拟废水组成为：氨氮70～280mg·L-1，亚硝氮70～280mg·L-1，KH2PO45～20mg·L-1，CaCl2·2H2O1～10mg·L-1，MgSO4·2H2O200～400mg·L-1，KHCO3800～1500mg·L-1，溶剂为水。
进一步，所述的耐铬培养策略前期需维持反应器总氮负荷不变，向反应器内输入含低浓度铬的模拟废水直至反应器不再能够截留铬且总氮去除率降至10%以下，降负荷至原总氮负荷的10%以下。所述的前期加入的低浓度铬的质量浓度不超过15mg·L-1，并且从0开始以1mg·L-1为梯度逐步提升，每个浓度梯度维持运行1～2周，反应器氮去除率稳定后继续提升，直至反应器的总氮去除率降至10%以下。具体所述进水中K2CrO4加入方法为：当反应器脱氮效率稳定在80%以上，首次向反应器进水中加入1mg·L-1Cr6+，继续培养1-2周，以1mg·L-1的梯度提高进水中Cr6+的浓度，每个梯度培养1-2周，运行至反应器总氮去除率降至10%以下。
进一步，所述厌氧氨氧化颗粒污泥的接种体积占反应器总体积的30%～90%。
进一步，所述反应器负荷降至原总氮负荷的10%的方法为：交替降低进水氮素浓度和进水流量，所述进水氮素降低的方法是将进水中氨氮每次减少28mg·L-1，且亚硝氮每次同步减少28mg·L-1，所述进水流量每次降低10%～20%。
进一步，所述提升反应器负荷的方法为：交替提升进水氮素浓度和进水流量，所述进水氮素提升的方法是将进水中氨氮与亚硝氮每次同步增加28mg·L-1，所述进水流量每次提升10%～20%。
进一步，所述的培养物需为成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥，反应器内生物量浓度为12～30g·L-1，脱氮效率稳定在80%以上。
进一步，所述进水中氨氮和亚硝氮的物质的量之比始终为1:1。所述模拟废水组成为：氨氮280mg·L-1，亚硝氮280mg·L-1，KH2PO410mg·L-1，CaCl2·2H2O7.4mg·L-1，MgSO4·2H2O300mg·L-1，KHCO31250mg·L-1，溶剂为水。
本发明所述的厌氧氨氧化颗粒污泥经过前期与大量含氮、含低浓度铬的废水充分接触后，后期再经适当的脱氮性能恢复期，可实现厌氧氨氧化颗粒污泥兼备耐铬与高效脱氮能力，且污泥活性得到一定提高，试验证明这种方法对于培养耐铬厌氧氨氧化颗粒污泥是有效的。
本发明的有益效果主要体现在：①培养的颗粒污泥可在含低浓度铬(不高于2mg·L-1)进水下高效脱氮(总氮去除率超过80%)，拓宽了厌氧氨氧化工艺的应用领域;②有效截留处理废水中的低浓度(不高于2mg·L-1)、高毒性的六价铬;③最终形成的活性污泥颗粒更加致密，沉降性能有所提升。
