一種同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)方法
【專利說明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理顆粒污泥的培養(yǎng)方法，特別涉及一種同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)方法。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，水污染問題嚴(yán)重，過多的含氮污染物進(jìn)入水體，不僅導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化頻繁爆發(fā)，危害水生生物、破壞生態(tài)平衡。同時(shí)，石油、制藥、制革、垃圾滲濾液等富含硫酸鹽的廢水在厭氧處理過程中產(chǎn)生大量有毒副產(chǎn)物，主要是硫化物，因其具有腐蝕性、生物毒性并且容易逸散出有惡臭氣味的H2S氣體，對(duì)人體健康和環(huán)境質(zhì)量造成危害。在廢水排放前需要對(duì)上述二次污染物進(jìn)行深度處理。
[0003]而傳統(tǒng)的生物脫氮采用硝化和反硝化工藝，存在著碳源不足、曝氣能耗高的問題，同時(shí)也產(chǎn)生了較多的剩余污泥。新型自養(yǎng)型生物脫氮微生物一厭氧氨氧化菌能夠以亞硝酸鹽為電子受體，氧化氨氮為氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)氮素的“綠色”脫除。比傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝能耗更低，效率更高，應(yīng)用前景光明。但厭氧氨氧化工藝會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的硝酸鹽，需要有效處理。
[0004]研宄表明，脫氮硫桿菌以無機(jī)碳HC03_為碳源，可利用還原性硫化物S 2_為電子供體，以硝酸鹽為電子受體將硫化物氧化成單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)生物除硫。
[0005]一般來說，廢水的脫氮和除硫工藝大多分開進(jìn)行，這不僅使處理工藝復(fù)雜化，也增加了廢水處理成本。
[0006]近年來為解決剩余污泥的問題，自養(yǎng)微生物逐漸被關(guān)注并應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。然而，同其他自養(yǎng)微生物一樣，微生物活性及其生物量是制約其處理效率的瓶頸。其一，厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢；其二，硫化物本身會(huì)對(duì)厭氧氨氧化微生物產(chǎn)生抑制作用，過高濃度的硫化物甚至?xí)?dǎo)致厭氧氨氧化菌的死亡。
[0007]有鑒于此，本發(fā)明將厭氧氨氧化和硫自養(yǎng)反硝化進(jìn)行耦合，提出的新型厭氧氨氧化一硫自養(yǎng)反硝化耦合脫氮除硫工藝能夠有效的結(jié)合厭氧氨氧化和硫自養(yǎng)反硝化的優(yōu)勢(shì)，在厭氧氨氧化將氨氮和亞硝酸鹽脫除的同時(shí)，脫氮硫桿菌以厭氧氨氧化的產(chǎn)物硝酸鹽為電子受體將廢水中的S2-氧化成單質(zhì)硫，硝酸鹽被還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)同步脫氮除硫。因此，同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)將有助于這一工藝的推廣應(yīng)用，推動(dòng)污水處理技術(shù)的發(fā)展。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是提供一種同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)和應(yīng)用方法，所述同步脫氮除硫顆粒污泥的培養(yǎng)方法為在厭氧，避光，溫度為30?37°C，pH為7.5?8.0的條件下，采用升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器，以體積比為1:1?1:1.5的厭氧氨氧化顆粒污泥和產(chǎn)甲烷顆粒污泥為接種污泥，加入模擬廢水、無機(jī)鹽以及微量元素，培養(yǎng)后可得。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]本發(fā)明提供一種同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)方法，所述方法為:采用升流式厭氧污泥床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括進(jìn)水口、出水口、三相分離器和反應(yīng)器池體；以體積比為1:1?1: 1.5的厭氧氨氧化顆粒污泥和產(chǎn)甲烷顆粒污泥為接種污泥，以含氨氮和亞硝氮的模擬廢水為進(jìn)水，向模擬廢水中加入硫化物，并加入維持微生物生長(zhǎng)的無機(jī)鹽以及微量元素，逐步提高進(jìn)水基質(zhì)濃度(所述進(jìn)水基質(zhì)濃度是指進(jìn)水中nh4+-n，NO2--N和S2-濃度)和/或縮短水力停留時(shí)間來調(diào)節(jié)反應(yīng)器運(yùn)行，在厭氧、避光、溫度為30?37°C、pH為7.5?8.0的條件下培養(yǎng)，當(dāng)總氮去除率大于80%，硫化物去除率大于80%，并能夠維持三天以上，則同步脫氮除硫顆粒污泥培養(yǎng)成功；
[0011]所述模擬廢水中氨氮(初始)濃度為40mg N.P'SOOmg N.L—1，所述氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1.32 ;所述硫化物與模擬廢水中氨氮質(zhì)量濃度比為0.55?
0.65:1 ;所述進(jìn)水基質(zhì)中氨氮濃度的提高幅度為40mgN ?L—1?60mgN.L ―1;所述水力停留時(shí)間每次縮短至原水力停留時(shí)間的90%?70%。
[0012]進(jìn)一步，所述硫化物通過蠕動(dòng)泵加入反應(yīng)器的進(jìn)水口，所述模擬廢水、無機(jī)鹽和微量元素混合后通過蠕動(dòng)泵加入反應(yīng)器的進(jìn)水口。
[0013]進(jìn)一步，所述無機(jī)鹽包括MgSO4.7H20、KH2PO4和CaCl 2，所述MgSO4.7H20添加量為
0.02?0.05g/L模擬廢水(優(yōu)選0.03g/L)，所述腿2卩04添加量為0.025?0.030g/L模擬廢水(優(yōu)選0.027g/L)，所述0&(:12添加量為0.10?0.15g/L模擬廢水(優(yōu)選0.014g/L)。
[0014]進(jìn)一步，所述微量元素包括微量元素I和微量元素II，所述微量元素I包括EDTA和FeSO4,模擬廢水中EDTA和FeSO4的濃度分別控制在6.20?6.30mg/L(優(yōu)選6.25mg/L)和 11.40 ?11.50mg/L (優(yōu)選 11.43mg/L)；
[0015]所述微量元素II 包括下列元素:EDTA、ZnSO4.7H20、CoCl2.6H20、MnCl2.4H20、CuSO4.5H20、NaMoO4.2H20、NiCl2.6H20和H3BO4,模擬廢水中每種物質(zhì)濃度分別控制在:EDTA18.0 ?19.0mg/L (優(yōu)選 18.75mg/L)，ZnSO4.7H20 0.50 ?0.55mg/L (優(yōu)選 0.54mg/L)，CoCl2.6H20 0.20 ?0.40mg/L (優(yōu)選 0.30mg/L)，MnCl2.4H20 1.22 ?1.25mg/L (優(yōu)選
1.24mg/L)，CuSO4.5H20 0.30 ?0.33mg/L (優(yōu)選 0.31mg/L)，NaMoO4.2Η20 0.25 ?0.30mg/L (優(yōu)選 0.28mg/L)，NiCl2.6H20 0.24 ?0.26mg/L (優(yōu)選 0.26mg/L)，H3BO40.01 ?0.03mg/L (優(yōu)選 0.02mg/L) o
[0016]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)反應(yīng)器方法為下列一種或三種方法交替進(jìn)行:①進(jìn)水基質(zhì)中NH/-N提高幅度為40mgN.L_\所述氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1.3 ;所述硫化物與模擬廢水中氨氮質(zhì)量濃度比為0.55?0.65:1 ;②縮減反應(yīng)器水力停留時(shí)間，每次調(diào)整后的水力停留時(shí)間為原水力停留時(shí)間的80 %?60 %;③同步提高進(jìn)水基質(zhì)濃度和縮短水力停留時(shí)間，其中進(jìn)水基質(zhì)中NH4+-N增幅為20mgN.171?30mgN.L ―1，所述氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1.3 ;所述硫化物與基質(zhì)中氨氮質(zhì)量濃度比為0.55?0.65:1，同時(shí)縮短反應(yīng)器水力停留時(shí)間為原水力停留時(shí)間的90%?70%。
[0017]本發(fā)明所述同步脫氮除硫顆粒污泥的快速培養(yǎng)方法，具體操作為:
[0018]I)采用UASB反應(yīng)器，將厭氧氨氧化顆粒污泥和產(chǎn)甲烷顆粒污泥以體積比為1:1?1:1.5的混合污泥接種至反應(yīng)器池體；
[0019]2)配制含氨氮和亞硝氮的模擬廢水，并向模擬廢水中添加維持微生物生長(zhǎng)的無機(jī)鹽和微量元素，將硫化物通過蠕動(dòng)泵泵入反應(yīng)器池體，將無機(jī)鹽、微量元素和模擬廢水通過蠕動(dòng)泵加入反應(yīng)器池體，模擬廢水中初始氨氮濃度為40mg N.Γ1，所述廢水中氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1: 1.32，氨氮與硫化物質(zhì)量濃度之比為1:0.55?0.65 ;
[0020]3)維持UASB反應(yīng)器運(yùn)行溫度為30?37°C，進(jìn)水pH為7.5?8.0，在避光條件下培養(yǎng)；采用逐步提高進(jìn)水基質(zhì)(nh4+-n，no2_-n和s2_)濃度和/或縮減水力停留時(shí)間的方法，有利于獲得厭氧氨氧化菌和脫氮硫桿菌大量富集的同步脫氮除硫顆粒污泥，具體的，依據(jù)下列方法中的一種或三種交替進(jìn)行來調(diào)節(jié)反應(yīng)器運(yùn)行:①提高進(jìn)水基質(zhì):每次nh4+-n提高幅度為40mg N-L^-eOmg N.L ―1，所述廢水中氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1: 1.32，氨氮與硫化物質(zhì)量濃度之比為1:0.55?0.65 ;②縮減反應(yīng)器水力停留時(shí)間:調(diào)整后的水力停留時(shí)間為原水力停留時(shí)間的80%?60% ;③同步提高進(jìn)水基質(zhì)濃度和縮短水力停留時(shí)間，其中進(jìn)水基質(zhì)濃度的增幅以NH4+-N提高幅度為20mg N.L—1?30mg N.L ―1，所述廢水中氨氮與亞硝氮質(zhì)量濃度之比為1:1?1:1.32，氨氮與硫化物質(zhì)量濃度之比為1:0.55?
0.65，同時(shí)縮短反應(yīng)器水力停留時(shí)間為原水力停留時(shí)間的90%?70%。
[0021]4)監(jiān)測(cè)出水中的NH/-N，NO2--N, NO3--N, S2-和SO42-濃度，當(dāng)總氮去除率大于80%，硫化物去除率大于80%，并能夠維持三天以上，表示脫氮除硫顆粒污泥培養(yǎng)成功。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:
[0023]本發(fā)明成功培養(yǎng)了能夠同時(shí)去除污水中的氨氮、亞硝酸鹽和硫化物的自養(yǎng)顆粒污泥，其(I)污泥顆粒性明顯，(2)抗沖擊能力強(qiáng)，(3)處理效率高，(4)配合UASB反應(yīng)器的使用可節(jié)約占地面積，簡(jiǎn)化脫氮除硫工藝，(5)投資運(yùn)行成本低，(6)適宜處理輕工、制藥、煉油、制革等行業(yè)的含氨氮、亞硝氮和硫化物的廢水。
(四)
【附圖說明】
[0024]圖1為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器示意圖，1-進(jìn)水桶A，2-進(jìn)水桶B，3-進(jìn)水口，4-蠕動(dòng)泵，5-反應(yīng)器池體，6-三相分離器，7-排氣口，8-檢樣口，9-氫氧化鈉水溶液桶，10-出水口，11-儲(chǔ)水池。
(五)
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合