CN104071892B - 一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 - Google Patents
一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104071892B CN104071892B CN201410248398.0A CN201410248398A CN104071892B CN 104071892 B CN104071892 B CN 104071892B CN 201410248398 A CN201410248398 A CN 201410248398A CN 104071892 B CN104071892 B CN 104071892B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sludge
- sulfide
- denitrification
- ratio
- nitrite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高效能硫自养反硝化颗粒污泥的制备方法，利用自建构的上升流式颗粒污泥反应器，在特定的配方及水力条件下，可重复制备获得。在缺氧条件下利用此硫自养反硝化颗粒污泥，可将硝酸盐高效还原为氮气，同时硫化物氧化为硫酸盐，出水不含亚硝酸盐、一氧化二氮等反硝化中间产物，无剩余污泥，无二次污染。本发明为含氮废水的处理提供了优质高效的新方法，处理工艺不产生剩余污泥，避免了二次污染，减少了构筑物占地面积，降低了投资运行成本，实现了以废治废的工艺目标，进一步发展和丰富了生物同步脱氮除硫工艺。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，更具体地，涉及一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用。
背景技术
近代制革，医药，食品加工等行业的发展，伴随着大量含硫含氮废水的产生，在水资源日益紧缺以及污染严重的环境背景下，对含硫含氮废水进行高效处理的需求越来越强烈。
含硫废水具有一定的生物毒性和腐蚀性，对处理微生物的耐受性以及设备的质量要求较高，容易逸散出难闻的H2S气体，对环境和人体产生较强的危害。当水体中受到氮磷等营养元素的污染时，容易导致水体富营养化，发生水华或赤潮现象。
一般来说，废水的脱氮除硫工艺大多是分开进行，不仅造成了复杂的废水处理系统，还增加了废水处理成本。传统的活性污泥法工艺在处理污水中的有机污染物时，有很大部分转化为剩余污泥，尤其是异养微生物生长繁殖迅速，导致剩余污泥量的急剧攀升，当污泥处理处置能力不足时，将对环境造成二次污染。
为解决剩余污泥的问题，自养微生物逐渐被关注并应用于废水处理工艺。虽然自养微生物的微生物产率较低，但其与异养微生物的竞争力以及本身活性较低，使得自养微生物的生物量很难提升，从而影响了微生物的处理效率。另外，某些自养反硝化菌，如ANAMMOX在脱氮过程中需要亚硝酸盐的参与，同时中间产物一氧化二氮也会在水体中大量积累，二者均具有生物毒性，易造成二次污染，影响了其工艺的推广。
考虑到自养微生物可利用基质底物范围广，近些年来，以还原性硫化物（HS-、S2-、S0、SO3 2-、S2O3 2-等）为电子供体，无机碳 CO2 或HCO3 -为碳源的自养反硝化过程得到了广泛的研究，为实现以废治废，同步脱氮除硫工艺的发展和创新，提供了新方向。
然而，同其他自养微生物一样，微生物活性及其生物量是制约其处理效率的重要因素。一方面，硫化物本身所具有的生物毒性会抑制反硝化过程中还原酶的活性，导致中间产物的积累；另一方面，硫化物对于硫丝状菌的生长促进作用，容易引起污泥膨胀等废水生物处理工艺中较难解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于发展同步脱氮除硫工艺，为含硫含氮废水的处理提供新方法。首先本发明提供一种硫自养反硝化颗粒污泥，所述反硝化颗粒污泥的制备方法为在缺氧，温度为25~30℃，pH为 7.2~7.5的条件下，内循环为5-10Q，采用上升流式缺氧颗粒污泥反应器，接种生活污水厂二沉池的絮状污泥，加入微量元素营养液，培养后即得。
每升所述的微量元素营养液，包括0.5 g的ZnSO4、2 g的CaCl2、2.5 g的MnCl2•4H2O、0.5 g的(NH4)6Mo7O24•4H2O、0.1 g的CuSO4•5H2O和0.5 g的CoCl2•6H2O、3.8 g的FeCl2•4H2O，以及50mL的浓盐酸。
一种上述的硫自养反硝化颗粒污泥在处理废水中的应用。
再提供一种同步脱氮除硫的废水处理的方法，在缺氧的条件下加入上述的硫自养反硝化颗粒污泥，并维持硫化物与硝酸盐之间的硫氮质量比在1.5~2。
本发明首先，构建上升流式缺氧颗粒污泥反应器水处理系统（图1），进行含硫氮废水处理。所述废水以硫化物，硝酸盐为主要污染物，硫化物与硝酸盐之间的硫氮质量比1.5~2左右。
然后，培养优质高效的硫自养反硝化颗粒污泥。接种的絮状污泥直接在较高浓度上述废水下进行驯化，驯化过程完全不投加有机碳源，在缺氧条件下，逐步淘汰弱化异养微生物，筛选富集优质自养微生物，实现完全的硫自养反硝化工艺环境。
其次，在上述过程中，控制维持pH在7.2~7.5，温度在25~30℃，内循环为5-10Q，投加适量微量元素营养液。每升微量元素液内含有0.5 g的ZnSO4、2 g的CaCl2、2.5 g的MnCl2•4H2O、0.5 g的(NH4)6Mo7O24•4H2O、0.1 g的CuSO4•5H2O和0.5 g的CoCl2•6H2O、3.8 g的FeCl2•4H2O，以及50mL的浓盐酸。
最后，完成上述步骤后。在本发明应用的上升流式缺氧颗粒污泥反应器水处理系统中，高效优质的硫自养反硝化颗粒污泥，以硫化物为电子供体，硝酸盐为电子受体，将硫化物转化成硫酸盐，硝酸盐转变为氮气。控制一定的进水条件，废水中硫化物去除率为100%，氮的去除率可达99%以上。
本发明的优点在于：
本发明成功培养了高效优质的硫自养反硝化颗粒污泥，其生长迅速，抗水力冲击能力强，处理效率高，无剩余污泥，设备占地面积小，投资运行成本低。应用于含硫氮的废水处理中，能将硝酸盐高效还原为氮气，同时硫化物氧化为硫酸盐，出水不含亚硝酸盐，一氧化二氮等反硝化中间产物，无二次污染，是一种新型以废治废，同步脱氮除硫的经济高效水处理技术。
附图说明
图1为本发明方法中所构建的上升流式缺氧颗粒污泥反应器水处理系统的结构示意图。
图2为本发明方法中成功培养的优质硫自养反硝化颗粒污泥的部分显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
实施例1，一种硫自养反硝化颗粒污泥的培养
上升流式缺氧污泥反应器启动初期接种来自生活污水处理厂二沉池的新鲜絮状污泥以及用其静态培养2个月的自养反硝化污泥。实验初期进水硝酸盐浓度维持在70 mg/L（以N计），以较高浓度硫化物（140 mg/L，以S计）快速筛选出硫自养反硝化功能菌种。同时，进水投加一定量的微量元素营养溶液（单独投放，不与进水混合），但不投加任何有机碳源，有利于自养菌的生长。
在培养期间，反应器的上升流速逐渐从0.4 m/h提高到2.5 m/h，以保证一定的水力冲刷条件（内循环为5-10Q），在反应器启动40天左右出现颗粒污泥，此时可认为硫自养反硝化颗粒污泥驯化培养成功，80天左右污泥的污泥体积指数SVI30/SVI5约为1.02，可认为完全颗粒化完成。
实施例2 采用附图中的上升流式缺氧污泥反应器废水处理系统，接种生活污水厂二沉池絮状污泥，培养出硫自养反硝化颗粒污泥并处理人工模拟废水。
上升流缺氧污泥反应器内径为18.9 cm，总高度为117.0 cm，有效反应高度106.9 cm，反应器有效反应体积为30 L，反应温度由恒温摇床的水循环管路控制在25~30 ℃。反应器上部设有两个三相分离器，进行气、液、固分离，另外设置回流管路，反应生成的气体通过碱性吸收液后进行收集。
以人工废水作为进水，其中主要包括Na2S•9H2O、2.0 g/L的NaHCO3、0.505 g/L的KNO3、1.5 g/L的KH2PO4和0.21g/L 的MgCl2。在反应器初始阶段，进水S/N的质量比率保持2左右，水力停留时间为20 h，回流比为5，运行时间25天。平均脱氮效率达到99.8%，反硝化效果明显且无亚硝酸盐及N2O的积累，进水硫化物去除率达到100%。
第二阶段保持进水成分不变，将水力停留时间缩短到8h，因此处理系统的总氮和总硫负荷会相应增加，但运行半个月后，处理效果与第一阶段基本相同。
第三实验阶段水力停留时间保持不变仍为8h，回流比改为10，降低进水S/N比率到1.7左右，运行时间为40天，此时的平均脱氮效率为89.8%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为4.48 mg-N/L和11.3 mg-N/L；硫化物去除率仍为100%。
第四实验阶段进一步缩短水力停留时间为5h，此时总硫和总氮负荷相应增加，一个月内平均脱氮效率为90.8%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为1.77 mg-N/L和14.5 mg-N/L；出水硫化物平均为0.23 mg-S/L。
第五个实验阶段，保持其他条件不变，进水S/N比率继续降低到1.5左右，运行20天的平均脱氮效率为79.5%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为10.3 mg-N/L和12.1 mg-N/L；出水硫化物平均浓度为0.34 mg-S/L，出现硫代硫酸盐，其平均浓度为0.2 mg-S/L。
最终上升流式缺氧污泥反应器在其他条件不变，S/N比率维持在2左右，水力停留时间保持在5 h，回流比为10，长期运行直达稳定，稳定后硝酸盐平均去除率在99%以上，出水不含亚硝酸盐，硫化物的平均去除率及硫酸盐转换率为100%，而且硫自养反硝化颗粒污泥粒径保持在1400 μm左右。
Claims (1)
1.一种同步脱氮除硫的废水处理的方法，其特征在于，在缺氧的条件下加入硫自养反硝化颗粒污泥，并维持硫化物与硝酸盐之间的硫氮质量比在1.5~2；
所述硫自养反硝化颗粒污泥的制备方法为在缺氧，温度为25~30℃，pH为 7.2~7.5，内循环5~10Q的条件下，采用上升流式缺氧颗粒污泥反应器，接种生活污水厂二沉池的絮状污泥，加入微量元素营养液，培养后即得；
每升所述的微量元素营养液，包括0.5 g的ZnSO4、2 g的CaCl2、2.5 g的MnCl2•4H2O、0.5 g的(NH4)6Mo7O24•4H2O、0.1 g的CuSO4•5H2O和0.5 g的CoCl2•6H2O、3.8 g的FeCl2•4H2O，以及50mL的浓盐酸；
所述方法包括以下阶段：
以人工废水作为进水，其中主要包括Na2S•9H2O、2.0 g/L的NaHCO3、0.505 g/L的KNO3、1.5 g/L的KH2PO4和0.21g/L 的MgCl2；
在反应器初始阶段，进水S/N的质量比率为2，水力停留时间为20 h，回流比为5，运行时间25天，平均脱氮效率达到99.8%，反硝化效果明显且无亚硝酸盐及N2O的积累，进水硫化物去除率达到100%；
第二阶段保持进水成分不变，将水力停留时间缩短到8h，因此处理系统的总氮和总硫负荷会相应增加，但运行半个月后，处理效果与第一阶段基本相同；
第三实验阶段水力停留时间保持不变仍为8h，回流比改为10，降低进水S/N比率为1.7，运行时间为40天，此时的平均脱氮效率为89.8%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为4.48 mg-N/L和11.3 mg-N/L；硫化物去除率仍为100%；
第四实验阶段进一步缩短水力停留时间为5h，此时总硫和总氮负荷相应增加，一个月内平均脱氮效率为90.8%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为1.77 mg-N/L和14.5 mg-N/L；出水硫化物平均为0.23 mg-S/L；
第五个实验阶段，保持其他条件不变，进水S/N比率继续降低为1.5，运行20天的平均脱氮效率为79.5%，出水含有硝酸盐与亚硝酸盐平均浓度分别为10.3 mg-N/L和12.1 mg-N/L；出水硫化物平均浓度为0.34 mg-S/L，出现硫代硫酸盐，硫代硫酸盐平均浓度为0.2 mg-S/L；
最终上升流式缺氧污泥反应器在其他条件不变，S/N比率维持在2，水力停留时间保持在5 h，回流比为10，长期运行直达稳定，稳定后硝酸盐平均去除率在99%以上，出水不含亚硝酸盐，硫化物的平均去除率及硫酸盐转换率为100%，而且硫自养反硝化颗粒污泥粒径保持在1400 μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410248398.0A CN104071892B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | 一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410248398.0A CN104071892B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | 一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104071892A CN104071892A (zh) | 2014-10-01 |
| CN104071892B true CN104071892B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=51593554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410248398.0A Active CN104071892B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | 一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104071892B (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104609548B (zh) * | 2015-02-04 | 2016-07-06 | 大连海事大学 | 一种快速稳定启动废水亚硝酸盐型兼养脱硫反硝化系统的方法 |
| CN104773937B (zh) * | 2015-02-15 | 2016-08-24 | 中国石油大学(华东) | 一种混养反硝化脱硫颗粒污泥的快速培养方法 |
| CN105540834A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-05-04 | 杭州师范大学 | 一种厌氧反硝化颗粒污泥的培养方法 |
| CN106565055A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-04-19 | 江南大学 | 一种污水深度脱氮的方法 |
| CN108101209A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-01 | 华南理工大学 | 一种利用含硫铁化学污泥对废水深度脱氮的方法 |
| CN108483655B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-07-30 | 中山大学 | 一种短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化和硫自养反硝化深度脱氮的方法 |
| CN111410301B (zh) * | 2019-01-07 | 2021-07-09 | 清华大学 | 一种培养氢自养反硝化颗粒污泥的方法 |
| CN109867352B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-05-11 | 中山大学 | 一种利用厌氧mbr实现含氮废水自养深度脱氮的方法 |
| CN110156154B (zh) * | 2019-06-11 | 2023-06-30 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 硫自养反硝化污泥颗粒化及硫泥分离装置及其运行方法 |
| CN110407418A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-05 | 海南大学 | 一种含硫酸盐的天然橡胶加工废水深度脱氮装置和方法 |
| CN110697893B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-01-12 | 北京化工大学 | 一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺 |
| CN111847663B (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-25 | 中国水产科学研究院黄海水产研究所 | 一种海水基质中硫自养反硝化菌驯化富集反应器及驯化富集方法 |
| CN113716690A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-30 | 河北科技大学 | 硫自养反硝化深度脱氮工艺及装置 |
| CN114314836A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种aso法在低碳氮比下深度脱氮的污水处理装置及工艺 |
| CN114437981A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-05-06 | 科盛环保科技股份有限公司 | 一种快速培养硫自养反硝化细菌的发酵方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050031A (zh) * | 2007-05-11 | 2007-10-10 | 哈尔滨工业大学 | 同步去除废水中有机物、硫化物和硝酸盐的方法及反应器 |
-
2014
- 2014-06-06 CN CN201410248398.0A patent/CN104071892B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050031A (zh) * | 2007-05-11 | 2007-10-10 | 哈尔滨工业大学 | 同步去除废水中有机物、硫化物和硝酸盐的方法及反应器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 硫自养反硝化同步脱氮除硫启动试验;李军等;《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》;20100131;第26卷(第1期);第162-165页 * |
| 硫自养反硝化技术研究现状与发展趋势;邓旭亮等;《工业水处理》;20080331;第28卷(第3期);第13-16页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104071892A (zh) | 2014-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104071892B (zh) | 一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用 | |
| Hasan et al. | Recent technologies for nutrient removal and recovery from wastewaters: A review | |
| CN104891650B (zh) | 一种同步脱氮除硫颗粒污泥的快速培养方法 | |
| JP4948648B2 (ja) | 従属栄養アンモニア酸化バクテリアを用いて汚染水中の炭素、窒素汚染物を除去する方法 | |
| Wang et al. | Advances and challenges of sulfur-driven autotrophic denitrification (SDAD) for nitrogen removal | |
| CN101306903B (zh) | 一种高氨氮浓度废水生化处理方法 | |
| Akizuki et al. | Effects of different light conditions on ammonium removal in a consortium of microalgae and partial nitrifying granules | |
| CN101565258B (zh) | 一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺 | |
| CN101302058B (zh) | 同步脱除无机废水中硫和氮的方法 | |
| CN102923853A (zh) | 硫自养反硝化-厌氧氨氧化耦合除硫脱氮的废水处理方法 | |
| Akizuki et al. | Microalgal-nitrifying bacterial consortium for energy-saving ammonia removal from anaerobic digestate of slaughterhouse wastewater | |
| CN104528938A (zh) | 一种无纺布环形填料启动snad工艺的方法 | |
| CN110117558B (zh) | 一种培养同步脱氮除硫混合菌群的方法 | |
| CN107043197A (zh) | 一种蓝藻联合canon处理氨氮废水的方法 | |
| Zhang et al. | Nighttime aeration mode enhanced the microalgae-bacteria symbiosis (ABS) system stability and pollutants removal efficiencies | |
| CN103787511A (zh) | 一种通过缩短沉降时间实现短程硝化反硝化的方法 | |
| CN112142204A (zh) | 一种富集培养厌氧氨氧化菌处理污水的方法 | |
| CN110950428A (zh) | 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 | |
| CN101700952B (zh) | 一种低碳高氮废水处理装置 | |
| Choi et al. | Co-culture consortium of Scenedesmus dimorphus and nitrifiers enhances the removal of nitrogen and phosphorus from artificial wastewater | |
| Li et al. | Nitrogen removal by algal-bacterial consortium during mainstream wastewater treatment: Transformation mechanisms and potential N2O mitigation | |
| CN102776140B (zh) | 一株耐冷假单胞菌Den-05及其筛选方法和应用 | |
| CN114229995B (zh) | 一种养猪废水同步脱氮除碳的系统及工艺 | |
| CN110002608B (zh) | 一种同步实现污水脱氮和沼气脱硫的方法 | |
| CN207986811U (zh) | 一种高浓度硫氰酸盐废水的处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |