[发明专利]一种厌氧氨氧化污泥包埋固定化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加磁粉、粉末活性炭的厌氧氨氧化污泥包埋固定化方法，属于污水处理领域。

背景技术

厌氧氨氧化(ANAMMOX)是目前已知最简捷、经济的生物脱氮途径，近年来，利用厌氧氨氧化法处理高氨氮废水越来越被认为是一种行之有效的方法，在废水脱氮领域具有良好的应用前景。在这一过程中，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气。与传统的脱氮系统相比，厌氧氨氧化系统具有需氧量少，不需要外加有机碳源，产生的剩余污泥量少的优点。但是，有研究表明，厌氧氨氧化污泥是ANAMMOX菌、厌氧菌、兼性菌和好氧菌组成的复杂微生物共生体系，只有在高细胞浓度下才具有活性，因此，实现反应器内厌氧氨氧化微生物的高浓度、低流失，便成为厌氧氨氧化应用的所需解决的关键问题之一。而由于厌氧氨氧化菌的以下三个特性，使在一个实际操作的反应器中维持足够数量的厌氧氨氧化污泥非常困难：

（1）厌氧氨氧化菌属于自养型微生物，生长缓慢，其世代周期长达11天，增长率非常低。

（2）厌氧氨氧化微生物生物量较低，氨氧化反应器启动耗时长，启动一个厌氧氨氧化反应器一般需要3个月以上的时间。

（3）厌氧氨氧化反应器内产生的大量氮气使得污泥悬浮于反应器内，容易造成菌体流失。

固定化微生物技术是通过化学或物理手段，将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的一种技术，具有细胞密度高，对环境毒性抵抗力强，易于生产分离，维护简单的优点。现在常用的包埋材料有聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)，以及聚乙烯醇和海藻酸钠混合凝胶（PVA-SA），但是用这些材料固定后的厌氧氨氧化包埋小球普遍存在成球性差、机械强度低、溶胀性不佳、易破碎、厌氧氨氧化活性低等问题。

发明内容

为了解决上述技术的不足之处，本发明利用固定化微生物技术，使微生物在固定区域具有较高的密度，减少或消除厌氧氨氧化污泥的流失，提高厌氧氨氧化污泥活性，增强处理过程的稳定性，提高对污水中氨氮和亚硝酸盐的处理效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下方案来实现：

一种添加磁粉、粉末活性炭的厌氧氨氧化污泥的固定化方法，它包括以下步骤和工艺条件：

（1）包埋剂的配制：称取聚乙烯醇、海藻酸钠、粉末活性炭和磁粉，制成溶液，以质量百分比计，聚乙烯醇浓度为6%～10wt%，海藻酸钠浓度为2%～3wt%，粉末活性炭浓度为1%～2wt%，磁粉浓度为2%～4wt%，搅拌均匀，制成混合包埋剂。

（2）污泥与包埋剂混合:将厌氧氨氧化污泥经pH为6～8的碳酸氢钾缓冲液洗涤离心2-3次，然后将离心后的污泥与等体积的包埋剂混合均匀。

（3）固定化厌氧氨氧化小球的制取：将制备好的污泥与包埋剂的混合液逐滴加入到4%～6wt%CaCl₂溶液（CaCl₂溶液的体积是包埋剂和污泥混合体积的4倍以上）中，避光密封放入4℃冰箱中，交联6～12小时后得到固定化的厌氧氨氧化小球，固定化小球的粒径为2～4mm，经磷酸缓冲液和灭菌水清洗后备用。

（4）固定化厌氧氨氧化小球的活化：在处理污水之前，先将固定化小球在30～35℃温度范围内用目标废水活化培养6～8天，使固定化小球内部的微生物活性得到充分的恢复和驯化，所处理的污水中亚硝酸盐浓度不得超过200mg/L，防止亚硝酸盐浓度过高对厌氧氨氧化菌形成抑制作用。

进一步固定化厌氧氨氧化小球的活化采用间歇活化方式，反应器中固定化小球和目标废水的体积比为1:9，以氨氮降低到初始浓度的10%为一个活化周期，每个活化周期结束后，换水，注入新鲜目标废水。

进一步制得的固定化厌氧氨氧化小球，在处理污水时按反应器体积填充率10%～15%投加到反应器中。