[发明专利]PVA基凝胶珠促进厌氧氨氧化污泥颗粒化的培养方法

说明书

本发明公开了一种PVA基凝胶珠促进厌氧氨氧化污泥颗粒化的培养方法，采用三种不同类型的PVA基凝胶珠(PVA、PVA/CS、PVA/CS/Fe)，用于促进AnAOB聚集生长，实现了Anammox污泥颗粒化快速培养。本发明的凝胶珠与AnAOB相容性好，有利于AnAOB快速附着和繁殖，仅在46d即实现了Anammox反应器的成功启动。(2)本发明所提出的促进AnAOB聚集生长的方法可推广应用于废水生物处理领域，具备优良的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及PVA基凝胶珠促进厌氧氨氧化(Anammox)污泥颗粒化的培养方法。

背景技术

1995年Mulder等人发现了厌氧氨氧化菌(AnAOB)，该菌属于浮霉状菌属(Planctomyces)的一个分支单系群。该菌可以利用亚硝酸盐为电子受体，在厌氧条件下将氨氧化为氮气。与传统的硝化-反硝化生物脱氮过程相比，AnAOB主导的脱氮过程具有节省曝气能量，减少污泥产量，无需碳源补充等优势。因此，基于AnAOB开发的厌氧氨氧化(Anammox)工艺迅速成为国内外生物脱氮领域的研究热点。

然而，在推进Anammox工艺工业化应用过程中，却面临着以下不容忽视的问题：(1)AnAOB生长速度缓慢(在30～35℃的条件下培养，倍增时间约为10～14d)，不利于生物量的快速积累，因此反应器启动缓慢(荷兰鹿特丹的世界上第一座Anammox反应器启动时间长达三年之久)；(2)AnAOB对环境的变化高度敏感，一旦受到环境因素抑制，则可能出现污泥坏死流失，不利于反应器的稳定运行。

研究表明，在生物反应器中，AnAOB倾向于聚集生长，可自发形成污泥絮体或污泥颗粒，然而AnAOB自发形成的聚集体强度不高，不能耐受大的水力剪切，容易在水质波动时瓦解破裂，而随出水流失，最终导致反应器运行失稳，而对于生长缓慢且对环境敏感的AnAOB来说，反应器一旦失稳，恢复将异常缓慢。采用适宜的生物载体促进AnAOB聚集生长，以形成性能优良的Anammox颗粒污泥是一种解决上述问题的手段。生物载体促进Anammox污泥颗粒化培养，能够为AnAOB创造合适的生存环境，可促进其快速聚集生长，使其具有良好的沉降性能，大大提高了污泥的耐水力冲击负荷能力。在细胞密度高的颗粒污泥上，AnAOB间的“信息交流和合作”也将得到加强，从而能够提高AnAOB的代谢活性。这对于Anammox工艺的启动和稳定运行是十分有利的。

发明内容

本发明为解决以上问题，采用三种不同类型的PVA基凝胶珠(PVA、PVA/CS、PVA/CS/Fe)，用于促进AnAOB聚集生长，实现了Anammox污泥颗粒化快速培养。

本发明采用如下技术方案实现：

PVA基凝胶珠促进厌氧氨氧化污泥颗粒化的培养方法，按照如下步骤进行：

(1)将接种Anammox污泥与聚乙烯醇PVA基凝胶珠均匀混合填充于上流式厌氧污泥床UASB反应器中；

(2)进水以NH₄⁺-N和NO₂^--N为底物，添加微生物生长所需微量元素营养液，调节pH至6.8～7.2，并曝N₂ 15～20min以形成厌氧环境。启动和运行反应器，进水初始NH₄⁺-N浓度设置为40～50mg/L,NO₂^--N浓度设置为55～65mg/L，当出水NH₄⁺-N浓度低于5mg/L，NO₂^--N浓度低于2mg/L时逐渐提高进水氮容积负荷，直到达到最大容积负荷，并持续稳定运行；

(3)在反应器运行阶段进行污泥颗粒化评估。

所述PVA基凝胶珠是指聚乙烯醇PVA、聚乙烯醇/壳聚糖PVA/CS或聚乙烯醇/壳聚糖/铁PVA/CS/Fe凝胶珠。