ANAMMOX微生物高负荷培养方法研究杜兵

................似正R`四”厅附肥R〔阳G喊〔川H。职恒ANAMMOX微生物高负荷培养方法研究杜兵司亚安孙艳玲刘(北京市环境保护科学研究院,」l;京寅田刚100037)摘要针对低浓度低负荷启动ANAMMOX反应器在实际工程应用中的局限,采用高负荷法启动ANAMM0x反应器,运行至第112天总氮去除负荷可达0.9kgTN/(m“·d),实现了ANAMMOx反应器的高负荷快速启动。并测算得高负荷ANAMMOX反应器内的微生物最大比增长速率为0.0774,倍增时z司为gd。关键词厌氧氛氧化ANAMMOX高负荷培养比增长速率StudyonhighrateANAMMOXmicrobialeultivationDuBing,51Ya一an,SunYan一ling,LiuYin,TianGang(BeijingMuniciaPlReseacr人InsrizuteofEn二ior、。ent;1prozeet艺on,Be红i、9100037,hCina)Abstract:TheapplieationofANAMMOXreaetorusedtoberestrietedbeeauseithastobestartedupslowlyatlowloadingstate.Ahighratestartupnrethodhasbeendevelopedbythisway,thetotalnitrogen:emoval。f0.9kgTN/(m3·d)was。btainedat112eddayafterStartup.ForthishighrateANAMM()Xreaetorthemaximunrspeeifienrierobialinerementalrateof0.0774wasdeteeted,asequivalentmultiplieationtime9daysKeywords:Anaerobieammoniaoxidation:ANA入IMOX:Highrateeultivation;Speeifieinerementalrate0前言ANAMMOX微生物目前的培养方法有两种,分别是低负荷培养法川和种泥接种扩大培养法[2〕。低浓度低负荷启动培养法虽然可以在1个月内获得ANAMMOX活性,但反应器起始总氮去除负荷较低(0.1一0.2kgTN/(m3·d)),且负荷提高速度较缓慢。在实际应用中,废水氨氮浓度往往较高,若能在不稀释条件下,快速启动反应器,使反应器的容积负荷达到设计要求,将更有利于ANAMM0x脱氮技术的工程应用。根据低负荷培养ANAMMOX微生物试验中,总是在反应器进水口处先形成ANAMMOX红色颗粒污泥的现象川,本研究设计了在高负荷条件下启北京市科委科技项目(HO10510090113),北京市自然科学基金资助项目(8042010)。动ANAMMOX反应器试验,探索高负荷条件下,反应器获得ANAMMOX活性的时间和负荷提高进度。1试验装置和方法1.1试验流程试验流程见图1,ANAMMOX反应器为必4.7cm、H100cm的有机玻璃柱,有效容积1.73L。采用蠕动泵进水和回流。1·2试验水质用碳酸氢按、亚硝酸钠作为氨氮和亚硝酸盐氮基质,进水首先经过生物消氧,消氧后反应器进水中DO一般0.02mg/L,消氧后的水进入上流式污泥膨胀床反应器。1.3接种污泥ANJ气劝M(X)培养柱中的污泥取自实验室培养的硝化污泥,接种干污泥量为28.7以I一,姚泞户ss二0.460给水排水vo一30No.lo200433DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2004.10.011解恒一进水-州,-出水-(`.-去除率芝哥幽邢6040蕊日之I三之消氧水进水泵贮瓶回流泵水封出水瓶20406080运行时间d/芝并淡邢即60402002040一一n;!|飞|J12图3进、出水氨氮及其去除率变化曲线一进水-」卜-出水-月卜-去除率500200400300100日切白艺l岔之图1高负荷启动试验流程示意1.4分析方法氨氮:纳氏试剂光度法;亚硝酸盐:N一(1一蔡基)乙二胺光度法;硝酸盐:紫外分光光度法;pH:玻璃电极法;碱度:电位滴定法;总固体残渣量:总固体灼烧减重法,石棉增祸103一105℃下烘4h。挥发性固体残渣量:悬浮性固体灼烧减重法,石棉增祸600℃下烘6h。每批次分析化验时,每个项目均选取一个样品进行加标回收测定,回收率在90%以上为有效数据。1.5反应器的运行ANAMM0x反应器起始进水NH3一N,N呀一N,TN平均浓度分别为348mg/L,320mg/L和690mgI/J。总氮进水负荷约为1.63kgTN/(m3·d)。采用出水回流的方式使污泥处于悬浮状态,污泥膨胀高度为70Cm,回流比约为10%。2试验结果与讨论2.1ANAMMOX活性获得试验于2003年12月27日正式运行,从第三天开始监测试验数据,试验结果见图2一图6。从图2一图6中可以看出,整个启动过程可分为三个阶段,第一阶段(3一60d)为污泥适应期,第0102030405060708090100110运行时间d/图4进、出水亚硝酸盐氮及其去除率变化曲线’::}一/一曰卜遏。U「泞卜~.尹40卜/户、吕_L夕卜一洲从~了、阮少ZU}旧`山`田甲甲一~~~~刁卜-~么0102030405060705090100一10120运行时间d/图5进、出水硝酸盐氮变化曲线-,`-进水ALK~进水pH,-月卜-.~已尸-出水ALK出水pH8.88.6CUnll6亡,8断厂一进水`一是监二了除率了uO卜尹拉二二汤乒~丫驳、6001翅卜拐g,网~曰}~翻气口」」l、月500卜奴乙l别`O(j}`了3O()}司七一~一~、产卢-200`~~eses~~~~`玉二eses一-8.482丑ē日八八曰U806020é谕日/翻窝式8.0786认0一O山n一00204060运行时间d/芝哥渔匆403020100204060运行时师{/d图2进、出水总氮及其去除率变化曲线图6进、出水碱度及pH变化曲线二阶段(60一80d)为污泥转换期,第三阶段(80一112d)为去除负荷提高期(质变期)。在第一阶段和34给水排水vo一30No.lo2004................叭曲ER压,阴写一〔喊曲ER〔峋习阳〔〔R喊职惊罗、馥铃来5045403530乃20151005第二阶段这80d内,总氮去除率非常低(4%左右),污泥外观性状也没有大的改变,这一时期基本上体现不出ANAMMOx活性,总氮去除负荷平均为o.06kg/(m“·d)。虽然没有ANAMMox活性,但在污泥内部发生着剧烈变化,最显著的变化是出水亚硝酸盐浓度的增长,并且增长量随着培养时间的延长在逐步降低。出水硝酸盐浓度则经历了一个逐步增长(前60d)到快速下降(60一80d),再稳步增长的过程(80d以后)。第一阶段微生物活动消耗的碱度基本稳定,但在第二阶段则快速下降,到第三阶段又基本稳定。第一和第二阶段出水pH一般高于进水pH,到第三阶段进、出水pH差异不大。80d以后的第三阶段是ANAMMOX活性质变阶段。这一阶段出水亚硝酸盐浓度增长量进一步降低,直至96d变为亚硝酸盐氮净去除。总氮去除率迅速提高(从4%增长至54%),硝酸盐浓度快速增长,氨氮去除率逐步提高。上述变化过程见表1。表1运行结果汇总一令-.诩去除负荷zkg/(m3刁)一No了一N增长速率/g/d一`一丁N去}涂率夕(TN去除率)=0.000065e《o刀况。7`〕RZ=0.9233尸(TN)=0.000Ze(位077刁文)RZ=0.9381厂(NO于一N)=o刀004efO054为)厂RZ二0夕078哥事臀但瑙侧淡斌匆9095100运行时问d/105110]15听叶计朴件孔礼引汗针生即L住CCC仅(l以()()0图7TN去除率负荷和NO至一N增长速率随时间变化曲线物从No玄一N转化成NO乡一N过程中获得还原力用于同化COZ,因此NO丁一N增长实际上代表了微生物的增长。总氮去除负荷的提高也表明了参与反应的微生物量的增加,若将80一112d这一时段看成微生物的对数增长时期,将去除负荷倍增时间等同于微生物量倍增时间,由图7可知该反应器内ANAMMOX微生物的最大比增长速率为户ma、=运运行时间/ddd去除率/%%%TN去除负荷荷碱度度///////////////////////////////kg/(m3·d)))消耗量量NNNNNH3一NNNNO玄一NNNTNNNNN/g/ddd第第一阶段(0一6())))27.222一17、9444435550.09991.9999第第二阶段(6(j一80)))22.111一11、86663.63330.07771.9444第第三阶段(80一112)))56.44433499937户9990.65551.96660.0774d一`,则可推算出最小倍增时间,。=In2产max到数据收集截止时(112d),该反应器经过3个半月的运行,最术总氮去除负荷达到0.9kg/(m3·d)。2.2出水亚硝酸盐氮变化根据现有的硝化理论,无法解释在溶解氧接近零时,本试验中观察到的NH犷一N向N街一N的转化过程。但多次试验数据结果均重现了这一现象(其它反应器启动和运行试验),并且这一过程还伴随着碱度(ALK)的消耗,△ALK:△NO玄一N、10:1。氨氮氧化为亚硝酸盐氮所需的氧化剂可能源自于细菌体内贮存的特殊物质,当该物质消耗完毕后,硝化细菌则由氨好氧氧化代谢转变为了氨厌氧氧化代谢,从而具备了厌氧氨氧化的能力。2.3总氮去除负荷提高速率和微生物比增长速率在80一112d期间,总氮去除率负荷和N断一N增长速率均符合指数增值规律(见图7)。根据ANAMMOX反应机理,ANAMMOX微生8.955d。上述数值短于StoruS在SBR反应器纯化培养测得的z。=11d倍增时间仁2〕。3方法比较低浓度低负荷启动法在45d以后就可以获得显著的ANAMMOX活性(总氮去除率大于20%),第80d达到80%。但是由于进水总氮负荷低,导致培养3个月后总氮去除负荷仍只达到0.215kgTN/(m3·d),远低于本试验112d获得的0.9kgTN/(m“·d)。高负荷启动法虽然在相同运转时间内去除率低于低负荷启动法,但总氮去除负荷远高于低负荷法。实际工程应用中,采用高负荷启动法能更迅速地完成启动过程。同时高负荷启动法没有低负荷法中易出现的N--Oz一N浓度抑制问题(起始出水N--Oz一N浓度大于300mgI/),使提高负荷过程更为简单,污泥渡过适应期和转换期后,就可以自身迅速提高ANAMMOX活性,完成负荷提高过程。4结论(1)采用高负荷悬浮污泥法培养ANAMMOX微生物是可行的,在2个半月左右就可以使微生物给水排水voj.3oNo.lo200435脚阴.明距朋阴E脆呱ERIGN................解唬{鼓翁通狙壮Q趁娘羚逼狙通最黔叨任鹤云`李月中2(1上海市政工程设计研究院,上海20009;22德国维尔利环境工程(常州)公司,常州213000)摘要总结了混合收集的生活垃圾在不同填埋阶段渗滤液的水质参数。介绍了MBR工艺及其特点。利用MBR法处理200m3/d规模的垃圾渗滤液,生化部分采用峭化一反峭化工艺,膜分离部分采用超滤一纳滤工艺。出水cOD60mg/L,SS50nlg/IJ,N玩一N18.sn〕g/L,锌0.06m酬L,六价铬0.012mgI/J,重金属等未检出。关键词垃圾渗滤液MBR纳滤生活垃圾渗滤液浓度高,成分复杂,随填埋体的历时长短水质不同,处理困难。实践中虽有把渗滤液送入城市污水处理厂处理的实例,但一要注意渗滤液量与城市污水处理厂处理量的比例(有资料称,渗滤液进入污水处理厂的流量若不超过其处理能力的4%,不会影响污水处理过程和出水水质);二要注意渗滤液产生地与污水处理厂的距离以及输送渗滤液技术的可行性。城市生活垃圾填埋场(或其它形式的集中处理设施)由于选址等原因,往往与城市污水处理厂相隔较远,所以一般要求渗滤液单独处理,达到排放要求。在