本發(fā)明涉及一種以亞硝化污泥和厭氧污泥的混合污泥為接種污泥，同時添加懸浮海綿填料啟動厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，導(dǎo)致工業(yè)污水和生活廢水中大量氨氮排入自然水體中，造成水體富營養(yǎng)化，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成損害。傳統(tǒng)脫氮工藝以硝化-反硝化工藝為主，該工藝需要外加碳源和曝氣，產(chǎn)生剩余污泥較多，運(yùn)行成本較高。因此更加節(jié)能的新型生物脫氮工藝成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

厭氧氨氧化是一種新型生物脫氮反應(yīng)，厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation)是指在厭氧條件下，微生物以NH₄⁺為電子供體，NO₂^-為電子受體，發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)獾倪^程。其反應(yīng)時如下：

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.0066HCO₃^-+0.13H⁺→0.0066CH₂O_0.5N_0.15+1.02N₂↑+0.26 NO₃^-+2.03H₂O (1)

厭氧氨氧化反應(yīng)無需額外添加有機(jī)碳源，剩余污泥少，節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。對于C/N比低，可生化性差的廢水如垃圾滲濾液、豬場廢水、污泥消化液等，厭氧氨氧化技術(shù)具有良好的工程應(yīng)用前景。但厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)厭氧菌，生長速率緩慢，倍增時間長。厭氧氨氧化反應(yīng)的啟動時間也較長，普遍在3個月以上，同時在運(yùn)行過程中受溶解氧、溫度有機(jī)物、重金屬等因素的影響較大，運(yùn)行過程中存在不穩(wěn)定的問題。

目前國內(nèi)外一般采用絮狀污泥作為種泥啟動厭氧氨氧化反應(yīng)器，啟動時間較長。通過使用反硝化污泥、硝化污泥、厭氧顆粒污泥均取得了不錯的啟動效果，通過混合污泥與填料形成生物膜能夠有效保留反應(yīng)器中的微生物，從而可以縮短厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動的時間，目前使用較多的填料主要有無紡布、海綿、聚乙烯醇凝珠、生物質(zhì)炭等，這些比表面積大、阻力小、親水性強(qiáng)的多孔材料在加快反應(yīng)器啟動的同時，也加強(qiáng)了反應(yīng)器的脫氮能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對國內(nèi)外厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動時間較長且運(yùn)行過程中不穩(wěn)定的特點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種快速啟動厭氧氨氧化反應(yīng)器的方法。該方法縮短厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動時間，且運(yùn)行較為穩(wěn)定，脫氮效果好。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:

一種ANAMMOX反應(yīng)器，包括進(jìn)出水系統(tǒng)，反應(yīng)器筒體，氣體緩沖瓶，所述的反應(yīng)器筒體從下往上包括污泥區(qū)、填料層、沉淀區(qū)、三相分離器、氣室，所述氣體緩沖瓶連接氣室頂部的排氣管，所述進(jìn)出水系統(tǒng)包括連接三相分離器的出水口及出水桶、依次連接污泥區(qū)的進(jìn)水口、蠕動泵、進(jìn)水桶，所述的三相分離器包括若干設(shè)置在反應(yīng)器筒體內(nèi)的漏斗形反射錐，所述反射錐與反應(yīng)器筒體內(nèi)壁之間以及相鄰反射錐之間設(shè)置有連通氣室的氣體通道，所述反射錐底部的開口處設(shè)置有分流塊，所述反射錐的頂部設(shè)置有連接出水口的出水槽，所述的填料層內(nèi)填充有海綿顆粒，顆粒尺寸為1×1×1cm，總體積為0.5L，所述填料層上方固定有防止填料過度上浮的紗布。

進(jìn)一步地，所述反射錐內(nèi)垂直設(shè)置有伸出所述反射錐頂部的導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與所述反射錐的垂直內(nèi)壁之間設(shè)置有連通氣室的氣體通道。

進(jìn)一步地，位于所述填料層和沉淀區(qū)的反應(yīng)器筒體外包裹有用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的恒溫水浴層。

進(jìn)一步地，所述的污泥區(qū)、填料層、沉淀區(qū)、三相分離器均設(shè)置有取樣口。

進(jìn)一步地，還包括對反應(yīng)器筒體進(jìn)行避光處理的黑布。

進(jìn)一步地，所述的三相分離器的材料為有機(jī)玻璃，所述的污泥區(qū)與填料層之間設(shè)置有多孔的有機(jī)玻璃隔板。

一種接種混合污泥啟動如所述反應(yīng)器的方法，包括步驟：

(1)ANAMMOX反應(yīng)器底部加入由亞硝化污泥和厭氧污泥組成的混合污泥；

(2)污泥區(qū)上部的填料區(qū)添加與污泥區(qū)污泥混合浸泡2h的1×1×1cm的海綿，海綿上方添加紗布以防止海綿上浮至三相分離區(qū)，反應(yīng)器進(jìn)水后海綿將上浮并懸浮在填料層；

(3)反應(yīng)器進(jìn)水為以氨氮和亞硝態(tài)氮為基質(zhì)，以碳酸氫鈉為碳源的營養(yǎng)液，其中c(NO₂^--N)/c(NH₄⁺-N):＝1.1-1.3，設(shè)置pH值為7.0-7.4，在常溫條件下啟動反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化反應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述的混合污泥包括60％(體積)的亞硝化污泥、20％(體積)的厭氧絮狀污泥和20％(體積)厭氧顆粒污泥，混合污泥體積為占反應(yīng)器總體積的25％-30％。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)水的pH值用鹽酸和碳酸氫鈉進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)水中還包括NaHCO₃(1g/L)、MgSO₄(0.3g/L)、CaCl₂(0.18g/L)、KH₂PO₄(0.03g/L)、微量元素I、微量元素II，所述微量元素I包括：EDTA(5g/L)、FeSO₄(5g/L)，所述微量元素II(g/L)包括：ZnSO₄·7H₂O(0.430g/L)，CuSO₄·5H₂O(0.250g/L)，MnCl₂·4H₂O(0.990g/L)，NiCl₂·6H₂O(0.190g/L)，CoCl₂·6H₂O(0.24g/L)，H₃BO₄(0.014g/L)和NaMoO₄·2H₂O(0.22g/L)，微量元素I、微量元素II的加入量均為1mL/L。

本發(fā)明混合污泥有不錯的脫氮效果，懸浮海綿填料的添加能起到泥水分離的效果，同時隨著海綿表面污泥的聚集對基質(zhì)也會有去除的效果，能強(qiáng)化反應(yīng)器的脫氮效能和維持反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為UASB-ANAMMOX反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為UASB反應(yīng)器內(nèi)三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所用方法對NH₄⁺-N的去除效果示意圖。

圖4為本發(fā)明所用方法對NO₂^--N的去除效果示意圖。

圖5為本發(fā)明所用方法△NO₂^--N/△NH₄⁺-N與-(△NO₃^--N)/△NH₄⁺-N變化情況示意圖。

圖中所示為：1-排氣管；2-氣室；3-三相分離器；4-沉淀區(qū)；5-填料層；6-污泥區(qū)；7-進(jìn)水口；8-蠕動泵；9-進(jìn)水桶；10-恒溫水浴層；11-氣體緩沖瓶；12-導(dǎo)流板；13-出水槽；14-反射錐；15-出水口；16-出水桶；17-分流塊；18-紗布。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于下述實(shí)施案例。

如附圖1和圖2所示，一種ANAMMOX反應(yīng)器，包括進(jìn)出水系統(tǒng)，反應(yīng)器筒體，氣體緩沖瓶11，所述的反應(yīng)器筒體從下往上包括污泥區(qū)6、填料層5、沉淀區(qū)4、三相分離器3、氣室2，所述氣體緩沖瓶11連接氣室2頂部的排氣管1，所述進(jìn)出水系統(tǒng)包括連接三相分離器3的出水口15及出水桶16、依次連接污泥區(qū)6的進(jìn)水口7蠕動泵8、進(jìn)水桶9，所述的三相分離器3包括若干設(shè)置在反應(yīng)器筒體內(nèi)的漏斗形反射錐14，所述反射錐14與反應(yīng)器筒體內(nèi)壁之間以及相鄰反射錐14之間設(shè)置有連通氣室2的氣體通道，所述反射錐14底部的開口處設(shè)置有分流塊17，所述反射錐14的頂部設(shè)置有連接出水口15的出水槽13，所述的填料層5內(nèi)填充有海綿顆粒，顆粒尺寸為1×1×1cm，總體積為0.5L，所述填料層上方固定有防止填料過度上浮的紗布18。

所述反射錐14內(nèi)垂直設(shè)置有伸出所述反射錐14頂部的導(dǎo)流板12，所述導(dǎo)流板12與所述反射錐14的垂直內(nèi)壁之間設(shè)置有連通氣室2的氣體通道。

位于所述填料層5和沉淀區(qū)4的反應(yīng)器筒體外包裹有用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的恒溫水浴層(10)。

所述的污泥區(qū)6、填料層5、沉淀區(qū)4、三相分離器3均設(shè)置有取樣口。

還包括對反應(yīng)器筒體進(jìn)行避光處理的黑布。

所述的三相分離器3的材料為有機(jī)玻璃，所述的污泥區(qū)6與填料層5之間設(shè)置有多孔的有機(jī)玻璃隔板。

一種接種混合污泥啟動如所述反應(yīng)器的方法，包括步驟：

(1)ANAMMOX反應(yīng)器底部加入由亞硝化污泥和厭氧污泥組成的混合污泥；

(2)污泥區(qū)(6)上部的填料區(qū)添加與污泥區(qū)污泥混合浸泡2h的1×1×1cm的海綿，海綿上方添加紗布以防止海綿上浮至三相分離區(qū)，反應(yīng)器進(jìn)水后海綿將上浮并懸浮在填料層；

(3)反應(yīng)器進(jìn)水為以氨氮和亞硝態(tài)氮為基質(zhì)，以碳酸氫鈉為碳源的營養(yǎng)液，其中c(NO₂^--N)/c(NH₄⁺-N):＝1.1-1.3，用鹽酸和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值為7.0-7.4，在常溫條件下啟動反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化反應(yīng)。

具體而言，所述的混合污泥包括60％的亞硝化污泥、20％的厭氧絮狀污泥和20％厭氧顆粒污泥，混合污泥體積為占反應(yīng)器總體積的25％-30％。

具體而言，所述進(jìn)水中還包括NaHCO₃(1g/L)、MgSO₄(0.3g/L)、CaCl₂(0.18g/L)、KH₂PO₄(0.03g/L)、微量元素I、微量元素II，所述微量元素I包括：EDTA(5g/L)、FeSO₄(5g/L)，所述微量元素II(g/L)包括：ZnSO₄·7H₂O(0.430g/L)，CuSO₄·5H₂O(0.250g/L)，MnCl₂·4H₂O(0.990g/L)，NiCl₂·6H₂O(0.190g/L)，CoCl₂·6H₂O(0.24g/L)，H₃BO₄(0.014g/L)和NaMoO₄·2H₂O(0.22g/L)，微量元素I、微量元素II的加入量均為1mL/L。

UASB-ANAMMOX反應(yīng)器進(jìn)水從底部通過蠕動泵8泵入反應(yīng)器中，經(jīng)過污泥區(qū)6后進(jìn)入懸浮的海綿填料區(qū)5，海綿填料吸附一部分上浮的絮狀污泥，接下來依次通過沉淀區(qū)4和三相分離器3。進(jìn)水為人工配水，以氯化銨和亞硝酸鈉為氮源，以碳酸氫鈉為碳源，調(diào)節(jié)pH為7.0-7.4，控制水力停留時間6-9h，隨著反應(yīng)器進(jìn)出水氨氮及亞硝態(tài)氮的去除率的升高提升進(jìn)水基質(zhì)濃度。

接種污泥來自廣州市某生活污水處理廠，分別取該污水處理廠的亞硝化污泥、厭氧絮狀污泥、厭氧顆粒污泥，混合體積比為3:1:1，混合后污泥MLSS為32g/L，MLVSS為12g/L，接種量為27％，體積為1.06L。

實(shí)施效果

如附圖3、4所示，盡管進(jìn)水的氨氮及亞硝態(tài)氮濃度不斷增加，但是氨氮和亞硝氮的去除率不斷增加，在第97d，氨氮及亞硝態(tài)氮的去除率分別達(dá)到94.9％和89.1％，NLR和NRR分別為1.39kg/(m³·d)和1.145kg/(m³·d)，同時反應(yīng)器出現(xiàn)大量厭氧氨氧化紅色顆粒污泥，且如附圖5，NH₄⁺-N減少量：NO₂^--N減少量：NO₃^--N生成量趨向于1：1.15：0.17，標(biāo)志著UASB-ANAMMOX反應(yīng)器啟動成功。

同時如附表1所示：

表1為本發(fā)明不同取樣點(diǎn)在不同時間點(diǎn)的TN濃度變化表

污泥區(qū)6位于第一取樣口和進(jìn)水之間，隨著反應(yīng)器的啟動，污泥的脫氮效能不斷提升，污泥區(qū)6也一直是脫氮反應(yīng)的主要部位；第二取樣口和第一取樣口之間為填料層5，在第82d和第87d，也就是負(fù)荷稍低時，會表現(xiàn)出一定的脫氮能力，能去除的TN濃度為20mg/L和17mg/L，此時出水口和取樣口2之間的三相分離區(qū)TN濃度則變化不大，在第97d啟動完成后，第118d和第121d，此時進(jìn)水總氮負(fù)荷較大，經(jīng)過填料層的水樣TN濃度出現(xiàn)了增加，但在經(jīng)過三相分離器后TN濃度又變少，減少值分別達(dá)到了19mg/L和45mg/L。在啟動前，污泥中微生物代謝較慢，上浮的污泥被懸浮海綿吸附，并逐漸被馴化成顏色較淺的ANAMMOX顆粒污泥，還有一部分污泥上浮至三相分離區(qū)，也逐步實(shí)現(xiàn)了污泥的馴化，只是馴化速度要比填料層慢；而在啟動完成，污泥中微生物代謝加快，產(chǎn)生的剩余污泥由填料層吸附，并在這一層中有機(jī)氮分解成氨氮，導(dǎo)致總氮濃度上升，此時，三相分離區(qū)的污泥經(jīng)過長期的馴化，已經(jīng)能達(dá)到不錯的脫氮效果。綜上所述，反應(yīng)器中的混合污泥在啟動過程中有較好的脫氮效果，而填料層對維持反應(yīng)器穩(wěn)定性和減少污泥的流失也起到了很好的效果，具有一定的應(yīng)用潛力。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。