水中高浓度硝态氮的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种用于处理水中高浓度硝态氮的脱氮滤料，所述脱氮滤料包括脱氮填料以及硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌，所述脱氮填料包括硫磺、缓释碳源、碳酸盐和金属氧化物，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌在脱氨填料的表面形成生物膜；所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌分别选自Paracoccus versutus LYM和施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)ATCC17588。本发明专利技术的脱氮滤料对高浓度硝态氮具有较高的处理效率，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
水中高浓度硝态氮的处理方法
本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及一种处理水中硝态氮的方法。
技术介绍
氮是导致水体富营养化的主要因素之一，在针对水体富营养化问题的处理中，降低水中的含氮量成为重中之重。传统的脱氮技术为生物硝化反硝化，但此技术反硝化需要消耗大量溶解性有机物即碳源，而景观水体的碳源严重不足，脱氮效果极差。随着工业化程度的加快，地下水及地表水的污染逐步加剧。NO3-作为一种水体污染物，广泛存在于地表水和地下水中，严重威胁到身体健康.随着对工业废水总氮排放要求的提高，废水中NO3--N(硝态氮)的去除逐步受到关注。生物反硝化一直被认为是最经济有效的脱氮方式，但是反硝化过程中需要有机物作为反硝化碳源，同时存在碱度产量和污泥产量高的缺陷，将其运用于高浓度硝态氮废水时，这些问题尤为突出。近年来，自养反硝化脱氮技术备受关注，与传统的脱氮技术相比，自养反硝化技术无需外加碳源，具有节约成本的优势。为了提高水中硝态氮的处理效率，采用滤料和微生物相结合的方式也是本领域常用的技术。比如，目前国内外研究的最多的是硫磺/石灰石自养反硝化(SLAD)系统，可在缺氧或厌氧的条件下利用还原态的硫作为电子供体，通过氧化还原态的硫获取能量，同时以硝酸盐为电子受体，将其还原为氮气，从而实现自养反硝化过程；CN107487840A中公开了一种生物滤料，其成分包括硫单质、缓释碳源和碳酸盐，在生物滤料表面，自养反硝化细菌和异养反硝化细菌吸附于其上形成生物膜，可以高效的处理高浓度的硝态氮废水。CN103232117A中公开了以硫磺/石灰石/林木废弃物作为脱氮填料，结合脱氮硫杆菌进行脱氮。申请人发现在采用生物滤料和微生物结合处理硝态氮时，微生物的选择，尤其是自养反硝化细菌和异养反硝化细菌的选择，对于高浓度硝态氮的处理效率有重要影响，基于此发现，申请人完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于处理水中高浓度硝态氮的脱氮滤料，所述脱氮滤料包括脱氮填料以及硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌，所述脱氮填料包括硫磺、缓释碳源、碳酸盐和金属氧化物，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌在脱氨填料的表面形成生物膜。在一个实施方式中，所述硫磺的质量百分比为40％-60％，优选50％；所述碳酸盐的质量百分比为10％-30％，优选25％；所述缓释碳源的质量百分比为10％-30％，优选20％；所述金属氧化物的质量百分比为3％-10％，优选5％；各组分的质量百分比之和不大于100％。在优选的实施方式中，所述缓释碳源为玉米芯，所述碳酸盐为碳酸钙。进一步的，所述金属氧化物选自氧化锰和/或氧化锌，优选，氧化锌。在优选的实施方式中，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌分别选自ParacoccusversutusLYM和施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)ATCC17588。在一个实施方式中，将硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌接种到脱氮填料中，连续通入常规的培养基对硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌培养驯化，直至脱氮填料的表面生长出稳定的生物膜。在优选的实施方式中，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌的用量比例为1:1。另一方面，本专利技术还提供了上述脱氮滤料在处理水中硝态氮中的应用。在优选的实施方式中，水中硝态氮的含量不低于400mg/L，更优选的，水中硝态氮的含量为400mg/L-1000mg/L，例如，500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L。另一方面，本专利技术还提供了一种处理水中高浓度硝态氮的方法，所述方法包括利用上述脱氮滤料对水中高浓度硝态氮进行处理的步骤。在优选的实施方式中，高浓度硝态氮的含量不低于400mg/L，更优选的，高浓度硝态氮的含量为400mg/L-1000mg/L，例如，500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L。本专利技术对脱氮滤料进行了优化，包括对硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌的优化，以及对填料成分的优化，从而提高了其对高浓度硝态氮的处理效率，具有广泛的应用前景。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的保护内容不局限于以下实施例。在不背离专利技术构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本专利技术中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本专利技术的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。实施例一脱氮滤料的制备本申请采用CN107487840A的方法制备脱氮填料。制备的填料的主要成分包括硫单质(硫磺)、缓释碳源(玉米芯缓释碳源)、金属氧化物(氧化锰)和碳酸盐(碳酸钙)。其中，硫磺的质量百分比为50％，碳酸钙的质量百分比为25％，玉米芯缓释碳源的质量百分比为20％，氧化锰的质量百分比为5％。在生物填料表面，硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌吸附于其上形成生物膜。在处理水中硝态氮的过程中，硫单质为硫自养反硝化细菌提供电子进行硝态氮的反硝化，生成氮气和硫酸盐。缓释碳源为异养反硝化细菌提供电子进行硝态氮的反硝化，生成氮气的同时，产生一定的碱度。碳酸盐的存在是维持反硝化过程的酸碱度，防止pH过低，影响细菌生长繁殖。由于生物滤料组分中的金属氧化物具备正电荷属性，而硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌表面带有负电荷，因而细菌可以更容易地吸附在填料表面，从而形成生物膜。将硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌接种到脱氮填料中，设定启动水力停留时间为10h，将待脱氮水体泵入填料中，连续通入常规的培养基对硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌动态培养驯化，直至脱氮滤料的表面生长出稳定的生物膜。继续泵入待脱氮水体，由脱氮填料进行脱氮处理。硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌的接种量为分别为108-1010cfu，优选，109cfu；硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌的用量比例为1:1。实施例二脱氮滤料脱氮效果的验证本实施例中基于实施例一，验证了不同的硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌对人工模拟的高浓度硝态氮废水，硝态氮(NO3--N)浓度分别为100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L的处理效率。本实施例中，硫自养反硝化细菌选自脱氮硫杆菌ATCC25259或ParacoccusversutusLYM；异养反硝化细菌选自脱氮副球菌ACCC10489或施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)ATCC17588；上述微生物属于本领域已知的微生物。例如，CN103773706A中公开了脱氮硫杆菌ATCC25259；CN103103147A中公开了ParacoccusversutusLYM；“脱氮副球菌的好氧反硝化特性及在水体氮素转化中的作用研究”论文中公开了脱氮副球菌ACCC10489，CN101973795A中也公开了脱氮副球菌ACC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理水中高浓度硝态氮的脱氮滤料，所述脱氮滤料包括脱氮填料以及硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌，所述脱氮填料包括硫磺、缓释碳源、碳酸盐和金属氧化物，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌在脱氨填料的表面形成生物膜；所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌分别选自Paracoccus versutus LYM和施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)ATCC 17588。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于处理水中高浓度硝态氮的脱氮滤料，所述脱氮滤料包括脱氮填料以及硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌，所述脱氮填料包括硫磺、缓释碳源、碳酸盐和金属氧化物，所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌在脱氨填料的表面形成生物膜；所述硫自养反硝化细菌和异养反硝化细菌分别选自ParacoccusversutusLYM和施氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri)ATCC17588。


2.根据权利要求1所述的脱氮滤料，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化锰和/或氧化锌，优选，氧化锌。


3.根据权利要求1或2所述的脱氮滤料，其特征在于，所述脱氮填料中，所述硫磺的质量百分比为40％-60％；所述缓释碳源的质量百分比为10％-30％；所述碳酸盐的质量百分比为10％-30％；所述金属氧化物的质量百分比为3％-10％；所述各组分的质量百分比之和不大于100％。


4.根据权利要求3所述的脱氮滤料，其特征在于，所述脱氮填料中，所述硫磺的质量百分比为50％；所述缓释碳源的质量百分比为20％；所述碳酸盐的质量百分比为优选25％；所述金属氧化物的质量百分比为5％。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：陈余豪，
类型：发明
国别省市：浙江;33