本发明专利技术提供了一种用于污水处理的填料及其制备方法、以及使用该填料进行污水处理的方法。所述填料以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。本发明专利技术的填料耦合了厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌的呼吸代谢作用，通过使用具有多孔和导电能力的载体促进电子和质子传递，可实现污水中有机污染物和含氮污染物的同步、高效去除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于污水处理的填料及其制备方法、以及使用该填料进行污水处理的方法，属于环境工程领域。
技术介绍
目前，城市污水处理厂数量不断增加，污水处理率也不断提高，但水体富营养化问题并没有得到很好的解决，这主要是由于现有的生物脱氮技术总氮的去除率较低，相当一部分的氨态氮(nh4+-n)只是转化成硝态氮(no3_-n)，而并没有从根本上去除造成的。由于富营养化问题，近年来我国太湖、滇池每年均出现了蓝藻大规模爆发的现象。随着水体富营养化问题的日益严重，污水处理厂污水的排放标准将逐渐提高，而现有的生物脱氮技术处理效果差、运行成本高，很难实现含氮污染物的达标排放。此外，城市生活污水或工业废水中同时含有大量的有机污染物(其含量一般以化学需氧量COD表示)和含氮污染物。现有的处理工艺一般把有机污染物的去除和含氮污染物的去除分开进行，采用不同的处理单元和处理工艺，如普遍采用活性污泥法或生物膜法来去除有机污染物，采用Α/0、Α2/0或氧化沟工艺来去除含氮污染物，这使得处理工艺复杂、处理成本较高、处理效率却较低。为了有效耦合有机污染物和含氮污染物的去除，实现污水低成本和高效的处理，有研究人员采用了同时厌氧消化和反硝化工艺，该工艺不仅在同一反应器中实现了有机污染物和含氮污染物的同时去除，而且还能产生可再利用的生物能源气体甲烷。但由于Ν0χ_-Ν的存在会导致氧化还原电位的升高，这会抑制厌氧消化菌的生长和代谢活性，从而降低了有机污染物的去除效率。为了有效减小或降低NOx--N对厌氧消化菌的抑制作用，有人采用了同时培养厌氧消化菌和反硝化菌的颗粒污泥(环境工程领域常把微生物或菌的聚集体称为污泥)或生物膜，反硝化菌富集在颗粒污泥或生物膜的外层，厌氧消化菌富集在颗粒污泥或生物膜的内层来解决厌氧消化菌和反硝化菌共存的问题。但在实际运用中如何有效实现反硝化菌和厌氧消化菌的分层富集是难于解决的问题，且该工艺只是对NCV-N有较高的去除效果，而不能处理同时含有高浓度NH/-N的污水，因此该方法对污水的处理效率还有待于进一步的提闻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本、高效去除污水中还原性有机污染物和含氮污染物的填料、该填料的制备方法以及使用该填料进行污水处理的方法。本专利技术的填料具有如下技术特征以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。作为所述载体，可选具有导电能力和多孔的材料，如活性炭颗粒。本专利技术的填料的制备方法包括如下步骤(I)浸泡、清洗载体用去离子水浸泡、清洗载体，调节溶液的pH，直到浸泡后的水溶液PH为中性；(2)驯化、培养微生物取污水处理厂厌氧消化池的污泥接种到厌氧消化菌的培养基中，取污水处理厂反硝化池的污泥接种到反硝化菌和厌氧氨氧化菌的培养基中，控制各培养液的pH在6. 5^7. 5之间，当培养液中悬浮微生物的浓度达到3000 4000mg/L且C0D、Ν03_-Ν和NH4+-N去除率保持稳定时，即得到驯化、培养好的去除还原性有机污染物的厌氧消化菌和去除含氮污染物的反硝化菌和厌氧氨氧化菌，厌氧消化菌的培养基组成=(NH4 )2SO430mg/L,KH2PO4 30mg/L、KHC03500mg/L、MgSO4200mg/L、FeCl3 100mg/L、CaCl2 30mg/L、C6H12O6 500mg/L、NaNO3 40mg/L,反硝化菌和厌氧氨氧化菌的培养基组成=(NH4)2SO4 60mg/L> KH2P0430mg/L> KHCO3500mg/L、MgSO4 200mg/L、FeCl3 100mg/L、CaCl2 30mg/L、C6H12O6 200mg/L、NaNO3 200mg/L,并在上述两个培养基中每升分别添加微量元素液I 2ml，微量元素液组成EDTA 50. 0g/L、ZnS042. 2g/L、CaCl25. 5g/L、MnCl2 · 4H20 5. 06g/L、FeSO4 · 7H205. 0g/L、(NH4)6Mo7O2 · 4H20 I. lg/L、CuSO4 · 5H20 I. 57g/L、CoCl2 · 6H20 I. 61g/L ；(3)接种微生物到装有载体的反应器中，使微生物在载体表面附着成膜将驯化、培养好的含有厌氧消化菌的悬浮液和含有反硝化菌、厌氧氨氧化菌的悬浮液接种到装有载体的反应器中，使微生物与载体充分接触，然后通入培养基使微生物在载体表面生长、附着成膜。上述步骤(3)优选在塔式反应器中进行，微生物悬浮液和培养基的通入方式优选为从塔式反应器下部流入并从上部流出。含有厌氧消化菌的悬浮液与含有反硝化菌和厌氧氨氧化菌的悬浮液的体积比优选为1:1。此外，所述培养基优选使用待处理的污水。本专利技术的污水处理方法具有如下技术特征在装填有上述填料的反应器中通入待处理的污水，使污水在填料颗粒间流动，进行污水处理。其中，所述反应器优选为塔式反应器，污水的通入方式优选为从塔式反应器下部流入、处理完后从上部流出。本专利技术的填料以导电和多孔材料为填料载体，利用厌氧消化菌在其表面附着成膜构成生物阳极，反硝化菌和厌氧氨氧化菌在其表面附着成膜构成生物阴极，耦合了厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌的呼吸代谢作用(阳极氧化和阴极还原作用)，厌氧消化菌去除有机污染物产生的电子通过载体传递给反硝化菌和厌氧氨氧化菌，可实现污水中有机污染物和含氮污染物的同步、高效去除。本专利技术的污水处理方法是一种低成本、高效率的污水处理方法。附图说明图I为一种使用本专利技术的填料进行污水处理的处理系统示意图(剖面图)，其中1.进水管、2.填料支撑板、3.填料层、4.填料压板、5.气体收集器、6.出水管;图2为使用图I的处理系统对污水中COD的去除效果；图3为使用图I的处理系统对污水中NH/-N的去除效果；图4为使用图I的处理系统对污水中NOf-N的去除效果；图5为使用图I的处理系统处理污水时出水中亚硝态氮(NOf-N)的浓度变化。具体实施例方式本专利技术的专利技术人经研究发现由于厌氧消化菌的氧化还原电势较低，反硝化菌和厌氧氨氧化菌的氧化还原电势较高，能否充分利用厌氧消化菌在代谢过程中产生的电子促进反硝化菌和厌氧氨氧化菌有效去除不同形态的无机氮(如NH4+-N、NO3 -N和NO2 -N),是提高同时去除有机污染物和脱氮效率的关键，这对于提高污水的处理效率、降低处理成本、实现污水的达标排放都具有十分重要的意义。本专利技术的填料是在上述研究的基础上通过刻苦钻研而完成的，具有如下技术特征以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。厌 氧消化菌去除有机污染物产生的电子通过载体传递给反硝化菌和厌氧氨氧化菌还原脱氮。本专利技术的填料以具有多孔和导电能力的材料为载体，采用具有不同氧化还原电势和代谢类型的微生物在载体表面附着成膜构成无数个生物电极对，是实现低成本、高效处理污水的一种应用前景十分广阔的填料，其产生的有益效果及其机理如下(I)通过使用具有导电性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于污水处理的填料，其特征在于，所述填料以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。
【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的填料，其特征在于，所述填料以导电、多孔的材料为载体，厌氧消化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌附着成膜于载体表面，其中，氧化还原电势低的厌氧消化菌组成生物阳极，氧化还原电势高的反硝化菌和厌氧氨氧化菌组成生物阴极，构成生物电极对。2.根据权利要求I所述的填料，其特征在于，所述载体为活性炭。3.—种权利要求I或2所述填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)浸泡、清洗载体用去离子水浸泡、清洗载体，调节溶液的pH，直到浸泡后的水溶液pH为中性； (2)驯化、培养微生物取污水处理厂厌氧消化池的污泥接种到厌氧消化菌的培养基中，取污水处理厂反硝化池的污泥接种到反硝化菌和厌氧氨氧化菌的培养基中，控制各培养液的pH在6. 5^7. 5之间，当培养液中悬浮微生物的浓度达到3000 4000mg/L且有机污染物、硝态氮和氨态氮去除率保持稳定时，即得到驯化、培养好的去除还原性有机污染物的厌氧消化菌和去除含氮污染物的反硝化菌和厌氧氨氧化菌， 厌氧消化菌的培养基组成(NH4)2SO4 30mg/L、KH2PO4 30mg/L、KHC03500mg/L、MgSO4200mg/L、FeCl3 100mg/L、CaCl2 30mg/L、C6H12O6 500mg/L、NaNO3 40mg/L, 反硝化菌和厌氧氨氧化菌的培养基组成(NH4) 2S04 60mg/L、KH2P0430mg/L、KHCO3500mg/L、MgSO4 200mg/L、FeCl3 100mg/L、CaCl2 30mg/L、C6H12O6 2...
【专利技术属性】
技术研发人员：冉春秋，崔玉波，乌云娜，赵不凋，赵芾，李隽截，
申请(专利权)人：大连民族学院，
类型：发明
国别省市：
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