申请日2019.02.21
公开(公告)日2019.04.12
IPC分类号C02F3/28; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法，以农业秸秆作为固相碳源及生物膜载体投加到厌氧氨氧化工艺中，将厌氧氨氧化与固相反硝化耦合，实现更好、更稳定的脱氮效果。本发明中，农业秸秆的混合搭配依据进水水质条件，结合不同农业秸秆的释放物质种类和速率的差异，进行优化搭配，从而对污水脱氮过程进行有益的补充和提升。本发明将农业秸秆作为反硝化碳源及生物膜载体耦合厌氧氨氧化，达到了高效的耦合脱氮效果。
权利要求书
1.一种污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将干燥的富含纤维素的固相碳源用粉碎机粉碎至尺寸为1-200mm，然后浸入水或基质溶液中浸泡1-2周，使得固相碳源释碳稳定;
步骤2：将浸泡后释碳稳定的固相碳源投加至厌氧氨氧化反应器中，投加量与进水氮浓度呈正相关，控制反应器的运行条件，使厌氧氨氧化与固相反硝化同步进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤1中，所述固相碳源为农业秸秆，所述农业秸秆是指富含纤维素的天然材料，选自稻草、麦秆、稻壳、玉米芯、玉米秸秆、树叶或木屑等中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤1中，所述基质溶液的pH值为7.0-8.0，1L基质溶液包含以下组分：2.5g KH2PO4，125g KHCO3，75g MgSO4·7H2O，1.6g CaCl2·2H2O;1.0ml微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
1L微量元素Ⅰ中包含：5g EDTA，18g FeSO4·7H2O;
1L微量元素Ⅱ中包含：15g EDTA，0.43g ZnSO4·7H2O，0.25g CuSO4·5H2O，0.19gNiCl·6H2O，0.24g CoCl·6H2O，0.014g H3BO4，0.99g MnCl2·4H2O，0.22g NaMoO4·2H2O，0.21gNaSeO4·10H2O。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤2中，浸泡后的固相碳源在厌氧氨氧化反应器启动之后进行投加，或者在厌氧氨氧化反应器启动之前进行投加。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：
步骤2中，投加的固相碳源每天释放的COD总量与进水中总氮浓度的比例设定为0.1-4.0：1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤2中，反应器运行条件设定为温度控制在20-35℃，pH为7.0-8.5，溶解氧为0.00-0.05mg/L，水力停留时间为0.1-3d，接种厌氧氨氧化污泥 浓度为0.5-5.0gVSS/L。
说明书
一种污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法
技术领域
本发明涉及一种污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法，属于污水处理领域。
背景技术
厌氧氨氧化(Anammox)技术相比较于传统的硝化反硝化技术具有脱氮效率高、污泥产量少和无需外加碳源等优点，具有广阔的推广应用前景。但是，厌氧氨氧化菌属于自养菌、生长速率缓慢、倍增时间长，同时厌氧氨氧化只能去除80%-90%以氨和亚硝酸形式存在的氮，仍有10%-20%的氮转化为硝态氮不能被去除。因此，利用单一的厌氧氨氧化反应脱氮效果不尽理想。近年来，许多研究证实，厌氧氨氧化菌与反硝化菌能共存于同一反应器中并形成一定的协同作用，这为污水脱氮处理中实现厌氧氨氧化耦合反硝化提供了依据。
在厌氧氨氧化与反硝化耦合系统中，反硝化过程需要外来碳源作为电子供体，常采用的反硝化外加碳源为葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸等传统型可溶性有机碳源。传统有机碳源虽然具有反硝化利用率高、脱氮效果好的优点，但是碳源运输与运行成本较高，而且会对厌氧氨氧化菌活性产生潜在的威胁。
基于技术可靠性和经济性等方面的优势，富含纤维素的天然材料(稻草、麦秆、玉米芯、木屑等纤维素类有机碳源)正日益成为新型反硝化碳源的研究热点。目前，不少研究结果表明以富含纤维素的农业秸秆作为反硝化外加碳源，可以取得较好的反硝化脱氮效果。因此，在厌氧氨氧化脱氮工艺中加入固体碳源，不但可以为各类微生物提供生长载体和稳定的代谢环境，而且能促进系统对硝酸盐的反硝化去除，减少了硝态氮对受纳水体带来的危害。
目前，还没有将农业秸秆作为固体反硝化碳源耦合厌氧氨氧化的具体方法。
发明内容
本发明旨在提供一种污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法，以农业秸秆作为固相碳源及生物膜载体投加到厌氧氨氧化工艺中，将厌氧氨氧化与固相反硝化耦合，实现更好、更稳定的脱氮效果。
本发明污水厌氧氨氧化耦合固相反硝化高效脱氮的方法，包括如下步骤：
步骤1：将干燥的富含纤维素的固相碳源用粉碎机粉碎至尺寸为1-200mm，然后浸入水或基质溶液中浸泡1-2周;由于纤维素类固相碳源前期释碳量较大，大量释放的COD会对反应系统产生一定的冲击作用，故破碎后的固相碳源在投加到反应器之前可先浸泡1-2周，使得固相碳源释碳稳定。
步骤2：将浸泡后释碳稳定的固相碳源投加至厌氧氨氧化反应器中，投加量与进水氮浓度呈正相关，控制反应器的运行条件，使厌氧氨氧化与固相反硝化同步进行。
步骤1中，所述固相碳源为农业秸秆，所述农业秸秆是指富含纤维素的天然材料，选自稻草、麦秆、稻壳、玉米芯、玉米秸秆、树叶或木屑等中的一种或几种的混合。
步骤1中，所述基质溶液的pH值为7.0-8.0，基质溶液包含以下组分(L-1)：2.5gKH2PO4，125g KHCO3，75g MgSO4·7H2O，1.6g CaCl2·2H2O;1.0ml微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ;微量元素Ⅰ中包含(L-1)：5g EDTA，18g FeSO4·7H2O;微量元素Ⅱ中包含(L-1)：15g EDTA，0.43g ZnSO4·7H2O，0.25g CuSO4·5H2O，0.19g NiCl·6H2O，0.24g CoCl·6H2O，0.014gH3BO4，0.99g MnCl2·4H2O，0.22g NaMoO4·2H2O，0.21g NaSeO4·10H2O。
步骤2中，浸泡后的固相碳源可以在厌氧氨氧化反应器启动之后进行投加，也可以在厌氧氨氧化反应器启动之前进行投加。
步骤2中，投加的固相碳源每天释放的COD总量与进水中总氮浓度的比例设定为0.1-4.0：1，根据进水总氮的浓度及设定的COD与总氮的比值(COD/TN)计算所需投加的固体碳源的量。
步骤2中，反应器运行条件设定为温度控制在20-35℃，pH为7.0-8.5，溶解氧为0.00-0.05mg/L，水力停留时间为0.1-3d，接种厌氧氨氧化污泥浓度为0.5-5.0gVSS/L。
本发明中，农业秸秆的混合搭配依据进水水质条件，结合不同农业秸秆的释放物质种类和速率的差异，进行优化搭配，从而对污水脱氮过程进行有益的补充和提升。本发明将农业秸秆作为反硝化碳源及生物膜载体耦合厌氧氨氧化，达到了高效的耦合脱氮效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、由于厌氧氨氧化反应是一个耗酸过程，在反应过程中系统的pH会增加，因此系统需要额外加酸来维持反应器的pH。而农业秸秆作为反硝化碳源和生物膜载体，在系统中会产生腐殖酸等物质使系统的pH降低，故本发明采用农业秸秆固相反硝化耦合厌氧氨氧化的方法能维持反应系统中的pH，除去了单一厌氧氨氧化反应加酸的环节，既降低了处理成本又减轻了处理工作。
2、单一的厌氧氨氧化反应系统最大理论去除率为89%，在反应过程中有10%-20%的氮转化为硝态氮不能被去除。采用农业秸秆进行单一的固相反硝化对于低浓度的硝酸盐氮具有较好的去除效果，但处理高浓度硝酸盐氮时除了需要添加大量的农业秸秆作为固体碳源外，后期随着释碳能力的下降很难满足高浓度硝酸盐氮的去除。故本发明将固相反硝化与厌氧氨氧化进行耦合，在耦合过程中厌氧氨氧化产生的10%-20%的NO3--N，能为固相反硝化提供电子受体，通过固相反硝化能去除这部分NO3--N。两者共存，可以在一定程度上弥补反硝化和厌氧氨氧化反应的缺陷，达到更好的脱氮效果和更低的处理成本，且通过耦合作用降低了出水硝态氮的浓度，减少了硝态氮对受纳水体带来的危害。
3、本发明利用农业秸秆作为反硝化碳源耦合厌氧氨氧化，与传统溶解性有机碳源相比，农业秸秆具有成本低廉、来源充足，且缓效释放有机物的优点，能保证反硝化过程的持续进行。同时也可起到为微生物提供生长载体的作用，为厌氧氨氧化菌与反硝化菌等菌群创造一个更稳定的生存环境，具有广泛的开发应用前景。
