一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器及其操作方法技術

本發明專利技術公開了一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器及其操作方法，涉及水處理技術領域，所述反應器包厭氧進水箱、進水泵、升流式反應器反應區、回流泵Ⅰ、回流泵Ⅱ、沉淀區、三相分離器、溢流堰、出水箱、固定填料；本發明專利技術改變了傳統技術啟動厭氧氨氧化工藝的策略，用本發明專利技術快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器的60天后，屬于厭氧氨氧化細菌的Candidatus Brocadiales的含量已達到整個群落的5％以上。其豐度比富集培養之前含量高出50倍。整個富集過程中氨氮和亞硝酸鹽氮去除率均能達到90％以上。

An anaerobic ammonia oxidation reactor and its operation method for rapidly and synchronously forming granular sludge and biofilm

The invention discloses an anaerobic ammonia oxidation reactor for rapidly and synchronously forming granular sludge and biofilm and its operation method, which relates to the technical field of water treatment. The reactor includes an anaerobic water inlet tank, a water inlet pump, an up flow reactor reaction area, a reflux pump I, a reflux pump II, a sedimentation area, a three-phase separator, an overflow weir, a water outlet tank and a fixed filler; the invention changes the traditional technology The strategy of starting the anaerobic ammonia oxidation process is that the content of Candidatus brocadiales belonging to the anaerobic ammonia oxidation bacteria has reached more than 5% of the whole community 60 days after the anaerobic ammonia oxidation reactor rapidly and synchronously forms granular sludge and biofilm with the invention. Its abundance is 50 times higher than that before enrichment. The removal rate of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen can reach more than 90% in the whole enrichment process.

【技術實現步驟摘要】
一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器及其操作方法
本專利技術涉及水處理
，具體涉及一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器。
技術介紹
近幾年，隨著城市發展水平的不斷提高，發展速度隨人口密集度而增加，導致了廢水的排放量增加。相應而來的，氮元素的排放量也與日俱增。在眾多的脫氮工藝中，厭氧氨氧化工藝因其優越的反應機理和高效的脫氮效率而備受關注。不僅在經濟上可以節省開銷，更可以對污水中的各種氮污染物同步去除。所以，如何將厭氧氨氧化工藝快速合理的應用于城市污水處理系統，使污水處理氮去除適應新標準成為了越來越多學者們關注的焦點。厭氧氨氧化工藝雖具備十分良好的應用前景，但由于厭氧氨氧化細菌本身增值速率慢、對厭氧條件要求較為苛刻，不甚耐受COD等性質，導致工藝本身啟動速度很慢。其本質在于啟動污泥中目標微生物厭氧氨氧化細菌含量低。如何快速富集得到高濃度的厭氧氨氧化污泥，成為了厭氧氨氧化工藝大型推廣的一大挑戰。顆粒污泥和生物膜是厭氧氨氧化工藝中最常見的兩種形態，因其狀態穩定和效果優越而被廣泛采用。但兩者在同一反應器中共存的情形鮮有報道。迄今為止，大多數的厭氧氨氧化工藝啟動均依靠顆粒污泥或者生物膜，這種單一的運行形式。利用活性污泥為種泥的厭氧氨氧化工藝啟動周期一般都在兩年甚至更長。而在富集培養厭氧氨氧化污泥的過程中，常規培養基起到的效果并不很理想。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決在沒有厭氧氨氧化種泥的前提下，快速從活性污泥中富集厭氧氨氧化功能菌，為此我們研發了一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，可以利用活性污泥快速啟動厭氧氨氧化工藝。首先，本專利技術提供一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，包括：厭氧進水箱1、進水泵2、升流式反應器反應區3、回流泵Ⅰ4、回流泵Ⅱ5、沉淀區6、三相分離器7、溢流堰8、出水箱9、固定填料10；其中，固定填料裝填于升流式反應器反應區下部，被固定填料填充的升流式反應器反應區為填料區，厭氧進水箱與進水泵連接，進水泵與升流式反應器反應區底部連接，回流泵Ⅰ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和底部，回流泵Ⅱ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和填料區頂部，升流式反應器反應區頂部與沉淀區連接，沉淀區與溢流堰連接，溢流堰與出水箱連接。所述快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器的升流式反應器反應區下部由固定填料填充，升流式反應器反應區上步沒有填料，固體填料體積占升流式反應器反應區體積的35％-40％。所述快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器：從升流式反應器反應區底部進水，水流以升流的方式經過升流式反應器反應區。在升流式反應器反應區頂部進行兩段回流，一段回流至升流式反應器反應區底部，一段回流至升流式反應器反應區填料區的頂部。進水經過升流式反應器反應區后進入沉淀區，后經溢流堰流出反應器。另外，本專利技術還提供了上述快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器的操作方法，包括以下步驟：一、將從污水處理廠中取得的活性污泥經過厭氧沉降后，除去上清液后待用；二、測定污泥的MLSS濃度；三、依照MLSS濃度來取活性污泥放入連續流厭氧氨氧化反應器；四、配制含有氯化銨、亞硝酸鈉的培養基營養液；五、將培養基營養液加入到快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器的進水箱，曝氮氣后密閉進水箱；六、連續進水進行厭氧氨氧化反應，采取兩段式回流，分別回流至反應區底部和填料區頂部，保證反應器連續運行；七、進水最后經過沉淀區沉淀后，經溢流堰流出反應器外。所述快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，回流至反應區底部的回流比為20：1至30：1，回流至填料區頂部的回流比為20：1至25：1。步驟三所述活性污泥固體物體積占升流式反應器反應區體積的50％-60％。步驟四所述培養基營養液中，氯化銨濃度為267.5-1605mg/L、亞硝酸鈉濃度為345-2070mg/L。步驟五所述曝氮氣時間為20分鐘。步驟六所述回流至反應區底部的回流比為20：1至30：1，回流至填料區頂部的回流比為20：1至25：1。步驟一所述活性污泥為二沉池污泥。有益效果本專利技術中對做啟動過程中的厭氧氨氧化反應器及其運行方式進行了調整。對于之前的反應器，大都以顆粒污泥或者生物膜其中的一種作為目標。由于厭氧氨氧化富集培養物并非純菌體系，單純以顆粒污泥或者生物膜作為工藝啟動的載體并不高效。功能微生物的流失是反應器啟動緩慢的最主要原因之一。本專利技術按照同步形成顆粒污泥和生物膜的方式調整了運行方案，整個反應器中的微生物能夠達到不隨水流流失的良好效果。將本專利技術利用快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器運行方式應用到活性污泥富集培養厭氧氨氧化功能菌過程中，每天檢測反應器出水中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的含量。在氨氮去除率達到90％，亞硝酸氮去除率達到90％，總氮去除率達到80％的情況下，同時提升投加氨氮和亞硝酸鹽兩種化學藥劑的濃度，在活性污泥適應的基礎上逐步提升濃度。在富集培養過程的第1天，厭氧處理過的活性污泥中，厭氧氨氧化菌含量極低，低于總群落豐度的0.1％。而在用本專利技術的利用活性污泥快速富集厭氧氨氧化菌的培養基配方的60天后，屬于厭氧氨氧化細菌的CandidatusBrocadiales的含量已達到整個群落的5％以上。其豐度比富集培養之前含量高出50倍。整個富集過程中氨氮和亞硝酸鹽氮去除率均能達到90％以上。附圖說明圖1為本專利技術快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器結構示意圖，其中：1為進水箱、2為進水泵、3為升流式反應器反應區、4為回流泵Ⅰ、5為回流泵Ⅱ、6為沉淀區、7為三相分離器、8為溢流堰、9為出水箱、10為固定填料；圖2為用本專利技術實施例2實驗厭氧氨氧化培養基培養后的污泥中微生物屬水平分析，其中CandidatusBrocadiales菌屬為厭氧氨氧化細菌；圖3為對比實施例1實驗，用傳統厭氧氨氧化培養基培養后的污泥中微生物屬水平分析，其中CandidatusKuenenia菌屬為厭氧氨氧化細菌。具體實施方式實施例1快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器構建按圖1所示結構構建快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，包括：厭氧進水箱1、進水泵2、升流式反應器反應區3、回流泵Ⅰ4、回流泵Ⅱ5、沉淀區6、三相分離器7、溢流堰8、出水箱9、固定填料10；其中，固定填料裝填于升流式反應器反應區下部，被固定填料填充的升流式反應器反應區為填料區，厭氧進水箱與進水泵連接，進水泵與升流式反應器反應區底部連接，回流泵Ⅰ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和底部，回流泵Ⅱ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和填料區頂部，升流式反應器反應區頂部與沉淀區連接，沉淀區與溢流堰連接，溢流堰與出水箱連接。所述快速同步形成顆粒污泥和生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，其特征在于：包括厭氧進水箱(1)、進水泵(2)、升流式反應器反應區(3)、回流泵Ⅰ(4)、回流泵Ⅱ(5)、沉淀區(6)、三相分離器(7)、溢流堰(8)、出水箱(9)、固定填料(10)；/n其中，固定填料裝填于升流式反應器反應區下部，被固定填料填充的升流式反應器反應區為填料區，厭氧進水箱與進水泵連接，進水泵與升流式反應器反應區底部連接，回流泵Ⅰ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和底部，回流泵Ⅱ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和填料區頂部，升流式反應器反應區頂部與沉淀區連接，沉淀區與溢流堰連接，溢流堰與出水箱連接。/n

【技術特征摘要】
1.一種快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，其特征在于：包括厭氧進水箱(1)、進水泵(2)、升流式反應器反應區(3)、回流泵Ⅰ(4)、回流泵Ⅱ(5)、沉淀區(6)、三相分離器(7)、溢流堰(8)、出水箱(9)、固定填料(10)；
其中，固定填料裝填于升流式反應器反應區下部，被固定填料填充的升流式反應器反應區為填料區，厭氧進水箱與進水泵連接，進水泵與升流式反應器反應區底部連接，回流泵Ⅰ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和底部，回流泵Ⅱ兩端分別連接升流式反應器反應區的頂部和填料區頂部，升流式反應器反應區頂部與沉淀區連接，沉淀區與溢流堰連接，溢流堰與出水箱連接。


2.根據權利要求1所述的快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，其特征在于：升流式反應器反應區下部由固定填料填充，升流式反應器反應區上步沒有填料，固體填料體積占升流式反應器反應區體積的35％-40％。


3.根據權利要求1所述的快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器，其特征在于：從升流式反應器反應區底部進水，水流以升流的方式經過升流式反應器反應區；在升流式反應器反應區頂部進行兩段回流，一段回流至升流式反應器反應區底部，一段回流至升流式反應器反應區填料區的頂部；進水經過升流式反應器反應區后進入沉淀區，后經溢流堰流出反應器。


4.一種權利要求1-3任一項所述的快速同步形成顆粒污泥和生物膜的厭氧氨氧化反應器的操作方法，其特征在于：包括以下步驟：
一、將從污水處理廠中取得的活性污泥經過厭氧沉降后，除去上清液后待用；
二、測定污泥的MLSS濃度；
三、依照MLSS濃度來取活性污泥放入連續流厭氧氨氧化反應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邢德峰，房安然，李威，馮堃，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍;23