一种利用塑料际富集硫自养反硝化菌并快速启动硫自养反硝化的方法技术

一种利用塑料际富集硫自养反硝化菌并快速启动硫自养反硝化的方法，属于污水生物处理技术领域。本发明专利技术在硫自养反硝化系统中，选择序批式固定床生物膜反应器，将微塑料包固定在反应器中，培养微塑料生物膜(塑料际)。在硫自养反硝化菌成功在塑料际中富集后，将微塑料包取出，校验了其具有很高的硫自养反硝化活性。之后在不具有硫自养反硝化性能的活性污泥系统中接种塑料际，在较短的周期内实现了硫自养反硝化的启动和生物强化。且塑料际可以重复利用，具有现实意义且能解决污水深度处理的实际问题，易于应用和推广。易于应用和推广。

【技术实现步骤摘要】
一种利用塑料际富集硫自养反硝化菌并快速启动硫自养反硝化的方法


[0001]本专利技术涉及污水生物处理领域，特别地，涉及一种硫自养反硝化菌富集和硫自养反硝化工艺快速启动的方法。

技术介绍

[0002]实现城市污水高效回用是符合可持续发展的选择，近年来城市污水再生回用的需求也不断提高。然而由于我国城市污水的C/N比偏低，常规的异养反硝化脱氮的有机碳源不足，导致出水总氮难以达标排放，出水中的总氮主要以硝态氮的形式存在，这阻碍了污水的再生回用。此外，异养反硝化需要额外投入有机碳源，加大污水生物处理的经济成本，且污泥产量高，增加了剩余污泥处理的成本，同时增加了二氧化碳和一氧化二氮的排放，不符合碳中和的发展要求。因此有必要探索更加节能且高效的反硝化工艺。
[0003]自养反硝化克服了上述异养反硝化存在的问题。其中，硫自养反硝化是自养反硝化的代表工艺，它的主要过程为硫自养反硝化菌利用含硫化合物为电子供体，将硝酸盐还原为亚硝酸盐和氮气，提高污水的脱氮能力。该工艺具有污泥产量低、硫源成本低、能耗低的优势，是一种极具成本效益且高效环保的污水深度脱氮工艺。然而，硫自养反硝化菌的生长速度比较缓慢。生物膜是保留和富集硫自养反硝化菌的首选策略。而微塑料(粒径小于5mm的塑料颗粒)得益于它较大的比表面积，和粗糙的表面结构，利于微生物的附着和繁殖，形成塑料际。鉴于此，利用塑料际富集硫自养反硝化菌是具有可行性和可推广性的。
[0004]目前的研究发现，自然启动硫自养反硝化工艺的时间偏长，大部分需要接种硫自养反硝化污泥。那么通过塑料际生物强化的方法，在短时间内快速启动硫自养反硝化工艺，具有现实意义且能解决污水深度处理的实际问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于开发一种使用塑料际富集硫自养反硝化的方法，并利用塑料际在不含硫自养反硝化性能且不含硫自养反硝化菌的活性污泥系统中，快速启动硫自养反硝化工艺。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]步骤一：构建微塑料包，所述微塑料包为多个微塑料颗粒经尼龙布包裹形成微塑料包，所述微塑料颗粒为：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或几种。构建第一反应装置，第一反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧的环境，所述第一反应装置为序批式固定床生物膜反应器(SFBBR)，进行工艺为硫自养反硝化，所述缺氧环境提供装置为搅拌桨，所述填料为聚乙烯填料，填充比为20
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70％，排水比为40
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80％；
[0007]步骤二：将微塑料包固定在所述第一反应装置中进行硫自养反硝化反应，实现塑料际富集硫自养反硝化菌，第一反应装置进水包括硝态氮和还原态硫；每周期反应时间为2.5
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5.5h，温度在20
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35℃，pH为7.4
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8.0，运行150
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250周期；
[0008]步骤三：将微塑料包从第一反应装置中取出放到第二反应装置进行快速启动硫自养反硝化，第二反应装置能够实现间歇进出水并提供缺氧的环境，所述第二反应装置为序批式反应器(SBR)，所述缺氧环境提供装置为搅拌桨，排水比为40
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60％；
[0009]步骤四：所述第二反应装置进水包括硝态氮和还原态硫，每周期反应时间为3
ꢀ‑
6h，温度维持在20
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35℃，pH为7.4
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8.0，进行3
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20周期，启动硫自养反硝化反应。
[0010]本专利技术使用塑料际在硫自养反硝化系统中富集硫自养反硝化菌，并在不具有硫自养反硝化能力不含硫自养反硝化菌的污泥中，接种该塑料际，快速启动硫自养反硝化工艺，实现硫自养反硝化的生物强化。本专利技术有益效果在于：
[0011](1)本专利技术适用于污水的生物脱氮，为富集硫自养反硝化菌提供新的策略；
[0012](2)本专利技术通过接种富集硫自养反硝化的塑料际，基本上30小时内实现在SBR中快速启动硫自养反硝化。
[0013](3)本发现实现富集硫自养反硝化菌的塑料际的重复利用，对活性污泥的硫自养反硝化性能进行生物强化。本策略易于在实际中推广。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行说明。应理解，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分，而非全部实施例。本领域普通技术人员基于本申请实施例所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0015]硫自养反硝化是近年来兴起的污水生物深度脱氮工艺，无需投加额外的碳源，以还原态硫为电子供体将硝态氮转化为氮气，实现深度自养脱氮。然而硫自养反硝化菌生长速率较慢，故而，提出一种富集硫自养反硝化菌的方法，并通过生物强化，使硫自养反硝化工艺快速启动，是一种具有吸引力和实际应用价值的策略。
[0016]基于以上，本专利技术提出一种利于塑料际富集硫自养反硝化菌的方法，并通过生物强化，快速启动硫自养反硝化工艺。该方法可以包括以下步骤：
[0017]步骤一：构建微塑料包，微塑料包为同材质的微塑料经尼龙布包裹。所述微塑料分别取：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。构建第一反应装置，第一反应装置包括反应器、搅拌装置和填料。反应器可为SFBBR，搅拌装置可为搅拌桨，填料可为聚乙烯填料。反应器以能实现间歇进出水，并提供缺氧环境为准，本专利技术对第一反应装置类型及其具体参数不作限制。
[0018]步骤二：培养塑料际，使硫自养反硝化菌在微塑料表面富集。将微塑料包固定在所述第一反应装置中。第一反应装置进水包括硝态氮和还原态硫。所述还原态硫可为硫代硫酸钠、硫单质、硫化钠等。反应器工艺可为硫自养反硝化工艺。每周期反应时间为2.5
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5.5h，温度在20
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35℃，pH为7.4
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8.0，运行150
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250周期。
[0019]步骤三：收集塑料际，并构建第二反应装置。将所属微塑料包从所述第一反应装置中取出，并构建第二反应装置。第二反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧的环境。所述第二反应装置可为SBR，所述活性污泥可为反硝化污泥，所述缺氧环境提供装置可为搅拌桨。本专利技术对第二反应装置类型及其具体参数不作限制。
[0020]步骤四：硫自养反硝化生物强化。所述第二反应装置进水包括硝态氮和还原态硫。所述还原态硫可为硫代硫酸钠、硫单质、硫化钠等。每周期反应时间为3
ꢀ‑
6h，温度维持在
20
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35℃，pH为7.4
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8.0，运行3
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20周期。
[0021]实施例1
[0022]本实施例采用SFBBR反应器为反应装置，有效容积为6L，排水比为50％。系统具有良好且稳定的硫自养反硝化性能。反应温度为28本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用塑料际富集硫自养反硝化菌并快速启动硫自养反硝化的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建微塑料包，所述微塑料包为多个微塑料颗粒经尼龙布包裹形成微塑料包，构建第一反应装置，第一反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧的环境，所述第一反应装置为序批式固定床生物膜反应器(SFBBR)，进行工艺为硫自养反硝化，所述缺氧环境提供装置为搅拌桨，填料为聚乙烯填料，填充比为20
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70％，排水比为40
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80％；步骤二：将微塑料包固定在所述第一反应装置中进行硫自养反硝化反应，实现塑料际富集硫自养反硝化菌，第一反应装置进水包括硝态氮和还原态硫；每周期反应时间为2.5
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5.5h，温度在20
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35℃，pH为7.4
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8.0，运行150
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250周期；步骤三：将微塑料包从第一反应装置中取出放到第二反应装置进行快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：高景峰，王知其，王宇轩，袁钰焜，赵轶凡，王焓屹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：