快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法

xiaoxiao2020-10-23  4

快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及一种重启动厌氧氨氧化反应器的运行方法,具体涉及一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法。
(二)
【背景技术】
[0002]氮是不可或缺的生命元素,它对人类生存发展的重要性不言而喻。但近年来含氮化合物的过量排放,造成了水体富营养化等一系列严重危害。水中氮素常以氨氮的形式存在,实现高氨氮、低碳氮比废水的高效低耗处理一直是环境工程领域的难题。
[0003]厌氧氨氧化工艺因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行费用低、占地空间小等优点成为目前最经济的生物脱氮工艺之一。目前该工艺在处理市政污泥液领域已日趋成熟,而禽畜养殖废水、垃圾渗滤液、制革废水、金属蚀刻加工废水等高含氮废水中含有的重金属离子(如Cu2+,Zn2+,Cd2+,Pb2+和Ni2+) —直是制约厌氧氨氧化脱氮技术进一步应用的障碍。这些重金属在低浓度时是微生物不可或缺的微量元素,也是许多关键酶或辅酶的重要成分,但是过量的重金属会抑制与细胞相互作用的官能团和降解蛋白质的结构和功能甚至毒害微生物。当长期处理高负荷含重金属的废水时,重金属会因为吸附、沉淀等物化作用蓄积于厌氧氨氧化污泥,影响反应器的运行性能甚至造成反应器的崩溃。另外实际运行中由于水质波动在所难免,会对反应器造成重金属冲击。而目前缺乏具有针对性的补救方法和恢复(或重启动)策略。
[0004]针对这些问题,本发明提出了一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法。可高效去除反应器中污泥持留的重金属,快速恢复反应器的脱氮性能和厌氧氨氧化污泥的颗粒特性。
(三)

【发明内容】

[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法。
[0006]为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007]一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法,所述方法按如下步骤进行:
[0008](I)向受到重金属污染的厌氧氨氧化污泥中加入螯合清洗液,调节pH至7.40?7.60,曝氩气除氧密闭后,置于水浴摇床中,在30?35°C,160?200rpm下振荡12?24h后,静置,弃上层清洗液,取下层污泥再用无机盐溶液振荡清洗3?5次,每次10?30min,得到清洗后的污泥;
[0009]所述污泥与螯合清洗液的体积比为1:8?12,所述污泥的浓度为2.0?
3.0gVSS.L—1;所述的螯合清洗液由螯合剂和无机盐溶液组成,所述的螯合剂为EDTA 二钠或NTA,所述螯合剂在螯合清洗液中的终浓度为0.5?lmmol I71,所述无机盐溶液的成分为:NaH2PO41OmgL' MgSO4.7H20 58.6mg L' CaCl2.2H20 5.65mg L' KHCO3Ig L' NH4+_N50 ?70mgL'NO2-N 50 ?70mg L—1、微量元素 I 1.25ml L—1、微量元素 II 1.25ml L'其中所述微量元素I的组成为:EDTA 5.0Og.L' FeS049.14g.Γ1,所述微量元素II的组成为:EDTA 15.0g.L' ZnSO4.7H20 0.430g.L' CoCl2.6H20 0.240g.L' MnCl2.4H20
0.990g.L'CuSO4.5H20 0.250g.L'NaMoO4.2H20 0.220g.L'NiCl2.6H20 0.210g*L'H3BO40.014g.ΙΛ
[0010](2)将步骤(I)所得清洗后的污泥接种到反应器中,在30?35°C的避光恒温条件下,泵入模拟废水,所述模拟废水中基质氨氮和亚硝氮的初始浓度各自50?70mg L—1,水力停留时间为0.8?1.5h,运行至出水中重金属浓度低于进水,然后在进水中添加生长激活剂,待反应器出水亚硝氮浓度低于1mg L—1且三日平均偏差小于15%,以14?28mg L—1的布幅逐步提高模拟废水中基质氨氮和亚硝氮浓度,当总氮去除率大于80%,且基质摩尔反应计量比稳定,即亚硝氮/氨氮与理论值1.32,硝氮/氨氮与理论值0.26的T-test检验均满足P〈0.05,此时终止生长激活剂的添加,重启动成功;
[0011]所述的模拟废水与所述的无机盐溶液相同;所述的生长激活剂为含Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+中的一种或任意两种以上的可溶性盐,所述生长激活剂的添加量为终浓度:Ca2+0.5 ?2.5mmoI.L \ Mg2+0.5 ?2.SmmoI.L \ Fe2+0.01 ?0.1mmol.L \ Fe3+0.05 ?
0.1mmol.L \ Zn2+0.01 ?0.02SmmoI.L 1 或 Cu 2+0.01 ?0.02SmmoI.L1,并且所添加的生长激活剂与造成污泥污染的重金属不重合。
[0012]本发明快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法,其中,所述的重金属为Cu、Zn、N1、Cr、Cd中的一种或任意两种以上。
[0013]步骤(I)中,优选所述厌氧氨氧化污泥与螯合清洗液的体积比为1:8?12,所述污泥的浓度为2.0?3.0gVSS.L'
[0014]步骤(I)中,所述污泥再用无机盐溶液振荡清洗过程中,优选所述污泥与无机盐溶液的体积比为1:5?10。
[0015]步骤(I)中,调节pH推荐采用2mol.L—1盐酸和2mol.L -1NaOH溶液。
[0016]步骤⑵中,反应器接种污泥浓度一般为10?20gVSS.L'
[0017]本发明的优点主要体现在:可高效去除反应器中污泥持留的重金属,快速恢复反应器的脱氮性能和厌氧氨氧化污泥的颗粒特性。
(四)
【附图说明】
[0018]图1为重启动各阶段反应器进出水氮素浓度和总氮去除率;
[0019]图2为重启动各阶段反应器厌氧氨氧化反应计量比;
[0020]图3为重启动各阶段污泥的颗粒特性。
(五)
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
[0022]实施例1
[0023]本发明所述的一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法,试验污泥取自经受铜离子抑制两个月的上流式厌氧污泥床反应器(在浓度5、8、10、12mg Cu Γ1时各运行了两周)。
[0024]重启动操作如下:
[0025](I)将500ml厌氧氨氧化污泥等分装到10个100ml的带塞锥形瓶中,分别加入螯合清洗液500ml,用2mol.L—1稀盐酸和2mol -L^1NaOH溶液调节pH至7.50。冲入氩气除氧1min后,盖紧塞子置于水浴摇床中,在35°C,180rpm下振荡12h,泥水混合物静置,弃上层清洗液,取下层污泥再用无机盐溶液(体积比1:10)振荡清洗3次,每次30min,得到清洗后的污泥。
[0026](2)然后将清洗后的污泥接种到有效体积为0.5L的上流式厌氧污泥床反应器中,置于35土 1°C的避光恒温室中,泵入模拟废水,所述模拟废水中基质氨氮和亚硝氮的初始浓度各自为7 0mg L—1,水力停留时间为1.2h。从20d起出水Cu2+浓度开始低于进水(0.0Smgr1)。于是在进水中添加生长激活剂Ca2+(CaCl2),将进水中Ca2+浓度增加到2.05mmol吨―1,待反应器出水亚硝氮浓度低于1mg L—1且三日偏差小于15%时,以28mg L—1的步幅逐步提尚t旲拟废水基质浓度。从60d起,反应器总氣去除率稳定在80 %以上,且基质摩尔反应计量比趋于稳定(即亚硝氮/氨氮与理论值1.32,硝氮/氨氮与理论值0.26的T-test检验P〈0.05),此时终止生长激活剂的添加,重启动成功。
[0027]此后,反应器性能稳中有升,96d时恢复到原始水平。反应器运行性能如图1和图
2。污泥的颗粒特性如血红素(Heme c)含量、脱氢酶活性(TTC-DHA)、比厌氧氨氧化活性(SAA)见图 3。
[0028]上述重启动过程中,所述的螯合清洗液由螯合剂(Na2EDTA Immol.L-1)和无机盐溶液组成。
[0029]所述无机盐溶液的组成为NaH2PO41mg L—1,MgSO4.7H20 58.6mg L—1,CaCl2.2Η205.65mg L-1, KHCO3Ig ?Λ ΝΗ4+_Ν 50mg L'NO2-N 50mg ?Λ 微量元素 I1.25ml L—1、微量元素II 1.25ml L_S其中,所述微量元素I的组成为:EDTA 5.0Og.L—1,FeS049.14g.L—1,所述微量元素 II 的组成为:EDTA 15.0g.?Λ ZnSO4.7Η20 0.430g.?ΛCoCl2.6H20 0.240g.?Λ MnCl2.4H20 0.990g.?Λ CuS045H20 0.250g.?Λ NaMoO4.2H200.220g.ΙΛ NiCl2.6H20 0.21g.?Λ H3BO40.014g.L'
[0030]所述模拟废水的组成为NaH2PO41mg ?Λ MgSO4.7Η20 58.6mg ?Λ CaCl2.2Η20
5.65mg IAKHCO3Ig !ΑΝ!!/, 70mg L'N02_N 70mg L—1,微量元素 I 1.25ml L—1、微量元素II 1.25ml L—1;其中,所述微量元素I的组成为:EDTA 5.0Og.L—1,FeS049.14g.L—1,所述微量元素 II 的组成为:EDTA 15.0g.ΙΛ ZnSO4.7Η20 0.430g.?Λ CoCl2.6H20 0.240g.?ΛMnCl2.4H20 0.990g.?Λ CuSOjH2O 0.250g.?Λ NaMoO4.2H20 0.220g.?Λ NiCl2.6H20
0.21g.ΙΛ H3BO40.014g.L'
【主权项】
1.一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法,其特征在于,所述方法按如下步骤进行: (1)向受到重金属污染的厌氧氨氧化污泥中加入螯合清洗液,调节PH至7.40?7.60,曝氩气除氧密闭后,置于水浴摇床中,在30?35°C,160?200rpm下振荡12?24h后,静置,弃上层清洗液,取下层污泥再用无机盐溶液振荡清洗3?5次,每次10?30min,得到清洗后的污泥; 所述污泥与螯合清洗液的体积比为1:8?12,所述污泥的浓度为2.0?3.0gVSS -Γ1;所述的螯合清洗液由螯合剂和无机盐溶液组成,所述的螯合剂为EDTA 二钠或NTA,所述螯合剂在螯合清洗液中的终浓度为0.5?Immol I/1,所述无机盐溶液的成分为:NaH2P0410mgL' MgSO4.7H20 58.6mg L' CaCl2.2H20 5.65mg L' KHCO3Ig L' NH4+_N 50 ?70mg L'N02-N50?70mg L—1、微量元素I 1.25ml L—1、微量元素II 1.25ml L—1,其中所述微量元素I的组成为:EDTA 5.0Og ?L'FeSO#.14g.?Λ所述微量元素II的组成为:EDTA 15.0g.L—1、ZnSO4.7H200.430g.L' CoCl2.6H20 0.240g.L' MnCl2.4H20 0.990g.L' CuSO4.5H20.0.250g.L'NaMoO4.2H20 0.220g.L'NiCl2.6H20 0.210g.L'H3BO40.014g.I71; (2)将步骤(I)所得清洗后的污泥接种到反应器中,在30?35°C的避光恒温条件下,泵入模拟废水,所述模拟废水中基质氨氮和亚硝氮的初始浓度各自50?70mg L_\水力停留时间为0.8?1.5h,运行至出水中重金属浓度低于进水,然后在进水中添加生长激活剂,待反应器出水亚硝氮浓度低于1mg L—1且三日平均偏差小于15%,以14?28mg L—1的布幅逐步提高模拟废水中基质氨氮和亚硝氮浓度,当总氮去除率大于80%,且基质摩尔反应计量比稳定,即亚硝氮/氨氮与理论值1.32,硝氮/氨氮与理论值0.26的T-test检验均满足P〈0.05,此时终止生长激活剂的添加,重启动成功; 所述的模拟废水与所述的无机盐溶液相同;所述的生长激活剂为含Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+中的一种或任意两种以上的可溶性盐,所述生长激活剂的添加量为终浓度:Ca2+0.5 ?2.5mmoI.L \ Mg2+0.5 ?2.SmmoI.L \ Fe2+0.01 ?0.1mmol.L \ Fe3+0.05 ?.0.1mmol.L \ Zn2+0.01 ?0.02SmmoI.L 1 或 Cu 2+0.01 ?0.02SmmoI.L1,并且所添加的生长激活剂与造成污泥污染的重金属不重合。2.如权利要求1所述的运行方法,其特征在于,所述的重金属为Cu、Zn、N1、Cr、Cd中的一种或任意两种以上。3.如权利要求1所述的运行方法,其特征在于,步骤(I)中,所述污泥再用无机盐溶液振荡清洗过程中,所述污泥与无机盐溶液的体积比为1:5?10。4.如权利要求1所述的运行方法,其特征在于,步骤⑴中,调节pH采用ZmoPL-1盐酸和2mol.L4NaOH溶液。5.如权利要求1所述的运行方法,其特征在于,步骤(2)中,反应器接种污泥浓度为.10 ?20gVSS.L'
【专利摘要】本发明公开了一种快速重启动重金属污染的厌氧氨氧化反应器的运行方法:向受到重金属污染的厌氧氨氧化污泥中加入螯合清洗液,置于水浴摇床中振荡清洗,弃上层清洗液,取下层污泥用无机盐溶液振荡清洗,将清洗后的污泥接种到反应器中,泵入基质初始浓度50~70mg L-1的模拟废水,运行至出水中重金属浓度低于进水,在进水中添加生长激活剂,待反应器出水亚硝氮浓度低于10mg L-1且三日平均偏差小于15%,逐步提高模拟废水中基质浓度,当总氮去除率大于80%,且基质摩尔反应计量比稳定,终止生长激活剂的添加,重启动成功;本发明可高效去除污泥持留的重金属,快速恢复反应器的脱氮性能和厌氧氨氧化污泥的颗粒特性。
【IPC分类】C02F3/28, C02F101/20
【公开号】CN104891651
【申请号】CN201510233127
【发明人】金仁村, 张正哲, 程雅菲, 周煜璜, 邓睿, 郭琼, 陈倩倩, 姜晓燕
【申请人】杭州师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日

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