甘露醇作为添加剂在缓解厌氧氨氧化反应器盐度冲击方面的应用
阅读：19发布：2020-05-11
专利汇可以提供甘露醇作为添加剂在缓解厌氧氨氧化反应器盐度冲击方面的应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了甘露醇作为添加剂在缓解厌 氧 氨 氧化反应器 盐度 冲击方面的应用，本发明通过向反应器内添加甘露醇来提高厌氧氨氧化反应器在高盐状态下的脱氮性能，当进入厌氧氨氧化反应器内的 废 水 盐度较高，厌氧氨氧化菌活性会受到严重抑制，此时通过向反应器内添加甘露醇，能够大大减缓高盐度条件下厌氧氨氧化活性受到抑制的问题，从而恢复并提高厌氧氨氧化反应器的脱氮性能。，下面是甘露醇作为添加剂在缓解厌氧氨氧化反应器盐度冲击方面的应用专利的具体信息内容。
甘露醇作为添加剂在缓解厌氧氨氧化反应器盐度冲击方面的
应用
技术领域
背景技术
[0002] 高盐废水主要来自于食品加工、制药、石油天然气加工、制革、榨菜腌制、沿海地区海水利用直接排放的污水等。人们生活质量不断提高的同时也造成了高盐废水的排放呈现逐年增加的趋势，这些废水如果直接排放将导致江河水质矿化度提高，给土壤、地表水、地下水带来严重的污染，进而危及生态环境。由于高盐度会使微生物细胞的渗透压失调，对微生物的细胞壁和酶系统造成破坏，进而导致微生物活性降低或死亡。因此，高盐一直是污水生物处理亟需解决的棘手问题。
[0003] 厌氧氨氧化作为新一代生物脱氮技术，既不需要额外投加电子供体，也不需要曝气充氧，与其他技术相比，运行成本优势显著。因此，厌氧氨氧化具有广阔的应用前景。但是厌氧氨氧化技术也存在一些不足，耐受冲击能力较弱，例如废水中含有高盐度(大于20g·L-1)时，厌氧氨氧化菌活性会受到抑制，从而导致整个厌氧氨氧化体系处理效能变差。
发明内容
[0004] 发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明通过向反应器内添加甘露醇来提高厌氧氨氧化反应器在高盐状态下的脱氮性能，当进入厌氧氨氧化反应器内的废水盐度较高，厌氧氨氧化菌活性会受到严重抑制，通过向反应器内添加适量的甘露醇，能够大大减缓高盐度条件下厌氧氨氧化反应器处理效果降低的情况，从而恢复并提高厌氧氨氧化反应器的脱氮性能。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：
[0006] 甘露醇作为添加剂在缓解厌氧氨氧化反应器盐度冲击方面的应用。
[0007] 其中，当进入厌氧氨氧化反应器内废水的盐度大于20g/L时，向反应器内添加甘露醇，甘露醇的添加量为0.1～0.4mmol/L。
[0008] 其中，在向反应器内添加甘露醇后，控制厌氧氨氧化反应器的水力停留时间为12h，反应器每运行一个水力停留时间后对厌氧氨氧化污泥进行一次搅拌，以防止因添加甘露醇而生长的反硝化菌附着在厌氧氨氧化颗粒污泥表面降低后者的活性，通过恒温水槽将反应器温度控制为35℃，控制溶解氧DO为0～0.1mg/L，进水pH稳定在7.5～8.0。
[0009] 本发明通过向反应器内添加甘露醇来提高厌氧氨氧化反应器在高盐状态下的脱氮性能，具体方式为：
[0010] 厌氧氨氧化反应器的启动，厌氧氨氧化污泥取自一个已稳定运行的厌氧氨氧化反应器；厌氧氨氧化反应器的进水为合成废水，通过添加(NH4)2SO4和NaNO2来控制进水中的NH4+-N和NO2--N摩尔比为1∶1～1∶1.32；通过恒温水槽将反应器温度控制为35℃，控制DO为0～0.1mg/L，进水pH稳定在7.5～8.0；经过一个月的运行，反应器进水的总氮负荷平均为
0.2kgN·m-3·d-1，且总氮去除率保持在70％上下，完成厌氧氨氧化反应器的启动；
0.2kgN·m-3·d-1，且总氮去除率保持在70％上下，完成厌氧氨氧化反应器的启动；
[0011] 将已成功启动的厌氧氨氧化反应器用来处理含盐废水，通过向合成废水中添加梯度盐度的Na2SO4，以达到逐渐驯化厌氧氨氧化菌的耐盐性能的目的，初期控制进水NH4+-N和NO2--N浓度不变，Na2SO4的添加量根据出水的NH4+-N浓度决定。当反应器出水NH4+-N浓度持续低于10mg/L时，表明当前的盐度没有抑制厌氧氨氧化菌的活性，并按照5g/L梯度的浓度逐步提高投加Na2SO4的量；当反应器进水盐度达到20g/L以上时，NH4+-N去除率降至5％以下，表明厌氧氨氧化过程完全被抑制。此时，向反应器内添加甘露醇，甘露醇的添加量为0.1～0.4mmol/L；控制厌氧氨氧化反应器内水力停留时间为12h，反应器每运行一个HRT后对厌氧氨氧化污泥进行一次搅拌，以防止因添加甘露醇而生长的反硝化菌附着在厌氧氨氧化颗粒污泥表面降低后者的活性，通过恒温水槽将反应器温度控制为35℃，曝气装置控制反应器内溶解氧DO为0～0.1mg/L，进水pH稳定在7.5～8.0。
[0012] 有益效果：本发明通过添加外源甘露醇，可有效缓解并显著提高了厌氧氨氧化工艺在高盐条件下的脱氮性能；实验证明该方法可以有效缓解盐度对厌氧氨氧化菌的冲击，可实现厌氧氨氧化反应器在应对高盐度负荷冲击时能够快速恢复并高效稳定运行，从而在一定程度上缓解了高盐条件对厌氧氨氧化脱氮性能的不利影响；另外甘露醇也能作为微生物利用的碳源，反应器体系内的反硝化菌能够利用甘露醇作为碳源进行反硝化作用，进一步提高系统总氮的去除效果。附图说明
[0013] 图1为不同梯度盐度条件下厌氧氨氧化反应器氮素脱除情况；
[0014] 图2为2％盐度下实施例中两个厌氧氨氧化反应器中总氮脱除情况。
具体实施方式
[0015] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0016] 厌氧氨氧化反应器(UASB)的启动：往密封的厌氧氨氧化反应器中投入厌氧氨氧化污泥，厌氧氨氧化污泥取自一个已稳定运行的厌氧氨氧化反应器；厌氧氨氧化反应器的进水为合成废水，通过添加(NH4)2SO4和NaNO2控制进水中NH4+-N和NO2--N的摩尔比为1∶1～1∶1.32；通过恒温水槽将反应器温度控制为35℃，控制溶解氧DO为0～0.1mg/L，进水pH稳定在
7.5～8.0；反应器进水的总氮负荷平均为0.2kgN·m-3·d-1，且总氮去除率保持在70％上下，经过一个月的运行完成厌氧氨氧化反应器的启动；进水(合成废水)的组成为：
K2PO40.01g/L、CaCl2·2H2O 0.056g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、KHCO3 0.5g/L；以及微量元素+ -
浓缩液I和II各1.25mL/L；废水中的NH4 -N、NO2-N用(NH4)2SO4和NaNO2提供，浓度按需配制，盐度由Na2SO4提供。
7.5～8.0；反应器进水的总氮负荷平均为0.2kgN·m-3·d-1，且总氮去除率保持在70％上下，经过一个月的运行完成厌氧氨氧化反应器的启动；进水(合成废水)的组成为：
K2PO40.01g/L、CaCl2·2H2O 0.056g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、KHCO3 0.5g/L；以及微量元素+ -
浓缩液I和II各1.25mL/L；废水中的NH4 -N、NO2-N用(NH4)2SO4和NaNO2提供，浓度按需配制，盐度由Na2SO4提供。
[0017] 其中，微量元素浓缩液I的组成为：EDTA 5g/L和FeSO4 5g/L；微量元素浓缩液II的组成为：EDTA 15g/L、H3BO4 0.014g/L、MnCl2·4H2O 0.99g/L、CuSO4·5H2O 0.25g/L、ZnSO4·7H2O 0.43g/L、NiCl2·6H2O 0.19g/L、NaSeO4·10H2O0.21g/L以及NaMoO4·2H2O0.22g/L。
[0018] 采用长期在35℃环境中运行的两个UASB反应器来考察甘露醇在高盐条件下对UASB反应器脱氮性能的影响，两个UASB反应器的接种污泥均取自上述已稳定运行的厌氧氨氧化反应器。
[0019] 两个UASB反应器进水均为相同的合成废水，合成废水的的总氮负荷平均为0.2kgN·m-3·d-1，通过添加(NH4)2SO4和NaNO2控制进水中NH4+-N和NO2--N摩尔比为1∶1～1∶
1.32；通过恒温水槽将两个UASB反应器温度控制为35℃，控制进水溶解氧DO为0～0.1mg/L，进水pH通过滴加NaOH/HCl控制其稳定在7.5～8.0；
1.32；通过恒温水槽将两个UASB反应器温度控制为35℃，控制进水溶解氧DO为0～0.1mg/L，进水pH通过滴加NaOH/HCl控制其稳定在7.5～8.0；
[0020] 以增加Na2SO4浓度作为提高进水盐度的方式，向合成废水中添加梯度盐度的+ - +Na2SO4，初期控制进水NH4-N和NO2-N的浓度不变，Na2SO4的添加量根据出水的NH4-N浓度决定，当反应器出水NH4+-N浓度低于10mg/L时便提高进水Na2SO4的投加量，逐步提高投加Na2SO4的浓度分别为5g/L、10g/L、15g/L、20g/L。
[0021] 当进水盐度提高至厌氧氨氧化过程完全抑制时，向其中一个UASB反应器内添加甘露醇，记作R1，甘露醇的添加量为0.1～0.4mmol/L(反应器中每1升水对应加0.1～0.4mmol甘露醇)；另一个UASB反应器R0作为对照组，进水不额外添加甘露醇；两个UASB反应器控制水力停留时间为12h，并且每运行一个水力停留时间后对反应器中的厌氧氨氧化污泥进行一次搅拌。
[0022] 每个阶段取样测定出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N浓度，计算NRR及TN去除率。两个UASB反应器运行期间的脱氮性能如表1所示，添加甘露醇的UASB反应器R1脱氮性能显著优于对照组UASB反应器R0。
[0023] 表1两个厌氧氨氧化反应器的运行性能
[0024]
[0025] 图1为反应器在盐度逐步提高时厌氧氨氧化效率会大大降低，图2为在2％盐度下，加甘露醇和没加甘露醇的两个反应器总氮脱除效率的对比情况，由图1～2可知，随着反应器内盐度的提高，厌氧氨氧化反应器的脱氮效率逐步降低，当盐度大于2％时，反应器内的厌氧氨氧化菌完全受到抑制；但是加了甘露醇的厌氧氨氧化反应器(实验组)的脱氮效率要明显优于未添加甘露醇的厌氧氨氧化反应器(对照组)。
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