一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法技术

本发明专利技术公开了一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，它包括接种污泥预处理和两个阶段：第一阶段，将预处理后的污泥接种到培养装置中，给培养装置充入初始人工合成营养液，将培养装置置于恒温水浴振荡器中，设置反应周期；第二阶段，增加人工合成营养液中NO

A culture method of sludge with simultaneous sulfur autotrophic denitrification and anammox functions

【技术实现步骤摘要】
一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法
本专利技术属于废水处理领域，更具体地，涉及一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法。
技术介绍
随着我国石油、医药、化工、造纸等行业地不断发展，伴随其生产过程所产生的含硫含氮废水量也不断增加。该含硫废水若直接排入城市市政污水处理厂，则会带来一系列的反应问题。一方面，硫化物具有腐蚀性，含硫废水的转输途中会造成管道设备的腐蚀；另一方面，硫化物具有生物毒性，较低浓度的硫化物存在就会明显抑制水处理微生物的代谢活性。同时，含硫废水易逸散出难闻的H2S气体，对水环境与人体的呼吸健康产生较大的危害。因此，对实现同步脱氮脱硫效果的高效处理技术的需求也不断扩大。传统上，含硫废水的处理包括物化法和生物法。相比之下，由于生物法稳定性好，反应成本较低，无二次污染的风险而得到更为广泛的应用。目前，大多数的含硫废水的生物处理都基于硫氧化细菌在厌氧条件下能够以还原性硫化物为电子供体，以硝酸盐为电子受体，将硫化物氧化为单质硫或硫酸盐并将硝酸盐还原为氮气。在这个生化过程中，具有反硝化功能的硫氧化菌大多为自养菌，所以该过程无需外加碳源，且剩余污泥产量低，是一种绿色节能的含硫含氮废水处理技术。然而，含硫含氮废水中的氮源形式复杂多样，既有硝酸盐中的氮，还包含较高浓度的氨氮。为了实现在缺氧环境下硫化物、硝酸盐、氨氮的同时去除，近年来发展了一种硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合工艺。硫自养反硝化过程中，NO3—还原为NO2—反应速率要比NO2—还原为N2快得多，因此累积的NO2—能够与氨氮通过厌氧氨氧化过程反应生产氮气。特别是在厌氧氨氧化菌与硫氧化菌之间存在共生关系后，厌氧氨氧化菌对硫化物的耐受性大大提升，为提高含硫废水脱氮效率提供了重要的突破口。硫氧化菌与异养反硝化菌相比污泥产率较低，仅有0.59-0.65gVSS/gN，在共生体系中并不会对厌氧氨氧化菌产生强烈的竞争。然而，厌氧氨氧化菌的生长速率十分缓慢，所以厌氧氨氧化菌的富集及共生体系的快速构建是制约硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合工艺推广应用的重要因素。文献CN104843863B公开了一种厌氧氨氧化—硫自养反硝化耦合脱氮除硫的废水处理工艺。该工艺中厌氧氨氧化菌—脱氮硫杆菌的共生体系的构建是通过把成熟的脱氮硫杆菌的颗粒污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥混合后再进行培养。文献CN110117558A公开了一种培养同步脱氮除硫混合菌群的方法，以厌氧氨氧化污泥为单一接种物，通过逐级驯化的方法(126天)培养出了同步脱氮除硫的混合菌群。但是，厌氧氨氧化工艺在国内污水处理厂中尚未大规模应用，多数仍处于实验室阶段，故厌氧氨氧化污泥的快速、稳定获得是该工艺启动首要解决的难题。相比之下，活性污泥来源广，活性高。因此，如何以活性污泥作为接种污泥来培养厌氧氨氧化菌与硫氧化菌共生体系是本专利技术要解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，它能够以污水处理厂的活性污泥作为接种污泥，在单一混合体系中同时富集厌氧氨氧化菌和硫氧化菌，并在较短时间内构建共生体系。本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括如下步骤：接种污泥预处理：取污水处理厂的活性污泥，采用间歇曝气的方式对污泥进行预处理，以消耗掉污泥混合物中剩余的有机物；第一阶段，将预处理后的污泥接种到培养装置中，给培养装置充入初始人工合成营养液，将培养装置置于恒温水浴振荡器中，恒温温度值高于室温温度不超过10℃，设置反应周期2～2.5d，转速120～150r/min下反应；当培养装置内人工合成营养液硝酸盐的去除率大于75％时，且出水NO2--N浓度高于20m/L时，逐步减少亚硝酸盐投加量；当培养装置出水中硝酸盐的去除率高于90％并稳定持续3个反应周期以上，且出水NO2--N浓度低于1.0mg/L，则完成第一阶段；第二阶段，增加人工合成营养液中NO3--N、Na2S2O3·5H2O和CH3COONa·3H2O浓度，维持第一阶段结束时的NO2--N浓度，其余营养物浓度不变，培养装置使用第一阶段的反应条件，连续培养至出水硝酸盐去除率高于95％及氨氮去除率达到65％，且出水NO2--N浓度低于1.0mg/L，则获得具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥。所述接种污泥预处理时间为1～2d。所述人工合成营养液中S2O32-与NO3-的摩尔比为0.7～0.8.。所述初始人工合成营养液包含100mg/L的NO3--N、100mg/L的NH4+-N、50mg/L的NO2--N、1.418g/L的Na2S2O3·5H2O、153.3mg/L的CH3COONa·3H2O、10mg/L的KH2PO4-P、1.00g/L的NaHCO3、30mg/L的MgCl2·6H2O、10mg/L的CaCl2和1mL/L的微量元素储备液，所有营养液所用药物均为市售分析纯级别。所述反应周期是以周期更换人工合成营养液，更换前污泥静置1h，排水比为1/2～2/3。所述减少亚硝酸盐投加量的方式为：每步递减进水NO2--N浓度10mg/L，直至30mg/L，每次递减工况时间10～14天。所述第二阶段中，NO3--N浓度增加至150mg/L，Na2S2O3·5H2O浓度增加至2.127g/L，CH3COONa·3H2O的浓度增加至230mg/L。本专利技术的原理：在单一混合体系中厌氧氨氧化菌与硫氧化菌共生关系的建立是通过控制人工合成营养液中S2O32-与NO3-的摩尔比(根据化学计量方程，计算得出所需Na2S2O3/NO3-的比值)，使得硫自养反硝化的过程不完全，形成亚硝酸盐氮的累积，反应式如下：同时，该中间产物NO2-能够为厌氧氨氧化菌提供电子受体，从而实现了同步去除硫化物、氨氮及硝酸盐，反应过程如下：NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→0.066CH2O0.5N0.15+1.02N2+0.26NO3-+2.03H2O由于硫代硫酸钠Na2S2O3·5H2O无生物毒性，且生物降解性极好，该培养方法中用硫代硫酸钠替代硫化钠作为硫源，这将有利于缓解硫化物对微生物活性的抑制作用，缩短功能污泥的培养周期。另一方面，少量有机物(乙酸钠)的加入能够改变厌氧氨氧化菌的代谢活性，促进厌氧氨氧化菌的生长。兼性营养代谢方式下的厌氧氨氧化菌能够利用乙酸钠，合成更多的细胞能源物质及代谢物质以促进自身的生长。并且，随着氨基酸和核糖核苷酸代谢途径的增强，厌氧氨氧化菌能够分泌更多的胞外聚合物，该物质为厌氧氨氧化菌与硫氧化菌的共生提供了重要的微环境及附着力。另外，进水亚硝酸盐氮浓度的逐步减少，是为了防止过高浓度亚硝酸盐氮的积累会导致亚硝酸对厌氧氨氧化菌的抑制作用，并增强了厌氧氨氧化菌与硫氧化菌之间的共生关系。本专利技术的技术效果是：本专利技术利用污水处理厂的活性污泥作为接种对象，通过对微生物代谢方式的调控，实现了厌氧氨氧化菌与硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，其特征是：/n接种污泥预处理：取污水处理厂的活性污泥，采用间歇曝气的方式对污泥进行预处理，以消耗掉污泥混合物中剩余的有机物；/n第一阶段，将预处理后的污泥接种到培养装置中，给培养装置充入初始人工合成营养液，将培养装置置于恒温水浴振荡器中，恒温温度值高于室温温度不超过10℃，设置反应周期2～2.5d，转速120～150r/min下反应；/n当培养装置内人工合成营养液的硝酸盐的去除率大于75％时，且出水NO

【技术特征摘要】
1.一种具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，其特征是：
接种污泥预处理：取污水处理厂的活性污泥，采用间歇曝气的方式对污泥进行预处理，以消耗掉污泥混合物中剩余的有机物；
第一阶段，将预处理后的污泥接种到培养装置中，给培养装置充入初始人工合成营养液，将培养装置置于恒温水浴振荡器中，恒温温度值高于室温温度不超过10℃，设置反应周期2～2.5d，转速120～150r/min下反应；
当培养装置内人工合成营养液的硝酸盐的去除率大于75％时，且出水NO2--N浓度高于20mg/L时，逐步减少亚硝酸盐投加量；当培养装置出水中硝酸盐的去除率高于90％并稳定持续3个反应周期以上，且出水NO2--N浓度低于1.0mg/L，则完成第一阶段；
第二阶段，增加人工合成营养液中NO3--N、Na2S2O3·5H2O和CH3COONa·3H2O的浓度，维持第一阶段结束时的NO2--N浓度，其余营养物浓度不变，培养装置使用第一阶段的反应条件，连续培养至出水硝酸盐去除率高于95％及氨氮去除率达到65％，且出水NO2--N浓度低于1.0mg/L，则获得具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥。


2.根据权利要求1所述的具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，其特征是：所述接种污泥预处理时间为1～2d。


3.根据权利要求2所述的具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，其特征是：所述人工合成营养液中S2O32-与NO3-的摩尔比为0.7～0.8。


4.根据权利要求3所述的具有同步硫自养反硝化和厌氧氨氧化功能污泥的培养方法，其特征是：所述初始人...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴宏祥，阳妍，邵知宇，孔政，刘诗艺，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50