CN109052639B - 一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 - Google Patents
一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109052639B CN109052639B CN201810846646.XA CN201810846646A CN109052639B CN 109052639 B CN109052639 B CN 109052639B CN 201810846646 A CN201810846646 A CN 201810846646A CN 109052639 B CN109052639 B CN 109052639B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sulfide
- nitrite
- sludge
- concentration
- anaerobic
- 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
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012136 culture method Methods 0.000 title description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 82
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 14
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004904 shortening Methods 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052927 chalcanthite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L magnesium sulphate Substances [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052603 melanterite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 3
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 claims description 3
- 229910015667 MoO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 20
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 7
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 3
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 abstract description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 241000192142 Proteobacteria Species 0.000 description 3
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000480585 Candidatus Kuenenia Species 0.000 description 1
- 229910004619 Na2MoO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001509286 Thiobacillus denitrificans Species 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Substances [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000759 toxicological effect Toxicity 0.000 description 1
- -1 viscose rayon Chemical class 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/101—Sulfur compounds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，将厌氧氨氧化颗粒污泥接种至上流式厌氧污泥床反应器中，通过调整基质浓度和水力停留时间，运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，获得同步脱氮除硫厌氧污泥；以自养反硝化污泥作为接种污泥可以启动厌氧氨氧化工艺，并且厌氧氨氧化菌和某些化能自养型反硝化菌可以共存于生物反应器中。厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌是自养细菌，均不需要额外的碳源，因此启动时期不需要考虑外加碳源以维持微生物生存条件，不会产生化学污泥，经济环保。本发明最终获得的最大硫化物和亚硝酸盐去除负荷分别达到105.5kg·m‑3·d‑1和28.45kg·m‑3·d‑1。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种高性能同步厌氧脱氮除硫污泥的培养方法，属于废水生物处理技术领域。
(二)背景技术
过量的氮释放到水生系统中导致酸化和富营养化问题，也会损害水生植物和其他生物的存活。一些行业产生了大量的硫化物，如粘胶人造丝厂、石化厂、制革厂等。硫化物对人体具有多种毒理作用，它还可以腐蚀混凝土和钢材。因此，亟需开发从液相中去除含氮和硫化物的有效技术。
与物理和化学方法相比，通过生物过程从废水中去除硫化物和氮素，具有许多积极的优势，包括在自然环境条件下运行而不添加化学品或催化剂，不会产生化学污泥。另外，作为氧气的替代物，可以使用硝酸盐或亚硝酸盐在厌氧处理含硫化物废水过程中控制硫化物的形成。与氧气相比，硝酸盐和亚硝酸盐具有较高的可溶性，并且不需要施加外部气流。某些化能自养性细菌，如脱氮硫杆菌能够利用氧化化合物作为电子受体，而硫化物起到电子供体的作用。研究表明，可以使用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体进行硫化物氧化。
厌氧氨氧化是一种微生物反应，厌氧条件以亚硝酸盐在作为电子受体而氨氮作为电子供体。研究表明，厌氧氨氧化菌可以从自养反硝化污泥转化为启动厌氧氨氧化菌。厌氧氨氧化反应器首先在反硝化反应器中被发现，所以反硝化和厌氧氨氧化反应可以共存于生物反应器中。颗粒污泥是一个复杂的分层系统。其层次结构提供了空间底物水平和氧化还原电位环境的差异性，为不同细菌共存提供了可能。由于厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌是自养细菌，不需要额外的碳源。同步厌氧脱氮除硫工艺的接种物基本上是活性污泥和厌氧消化污泥，在本发明首次使用厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥培养高性能同步厌氧脱氮除硫污泥。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，该发明培养的污泥可以同时去除较高容积负荷的含氮含硫废水。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，所述方法为：将厌氧氨氧化颗粒污泥接种至上流式厌氧污泥床反应器中，同时以含60mg·L-1硫化物的培养液A和含18mg·L-1亚硝酸盐的培养液B各自独立进水，在水力停留时间为8h、35℃下恒温运行至反应器稳定；
反应器运行稳定后，培养液A中硫化物浓度以30～60mg·L-1幅度提升，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，每个浓度梯度运行10d；同时以三日平均出水中硫化物和硝酸盐去除率均大于90％作为标准，高于此去除率后再进行下一阶段浓度梯度的提升；当硫化物或亚硝酸盐去除率低于80％，停止提升基质浓度；将进水中硫化物与亚硝酸盐浓度降低50-55％，继续运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，然后逐步降低水力停留时间，运行至出水硫化物或亚硝酸盐去除效率维持在90％以上，停止降低水力停留时间，以60mg·L-1幅度逐步提高培养液A中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，获得同步脱氮除硫厌氧污泥；
培养液A组成为：NaHCO3 2.8～3.2g·L-1，溶剂为去离子水；
培养液B组成为：KH2PO4 3.6g·L-1；Na2HPO4 3.0g·L-1；NH4Cl 0.2g·L-1；MgSO40.08g·L-1，微量元素2ml·L-1，溶剂为去离子水；微量元素组成为：Na2MoO4·2H2O 1.0g·L-1，FeSO4·7H2O 38.0g·L-1，CaCO3 2.0g·L-1，ZnSO4·7H2O 1.5g·L-1，MnCl2·7H2O 1.5g·L-1，MnCl2·4H2O 1.0g·L-1，CuSO4·5H2O 0.25g·L-1，CoCl2·6H2O 0.25g·L-1，NiCl2·6H2O 0.25g·L-1，H3BO3 0.5g·L-1，HCl 114.3g·L-1，溶剂为去离子水。
进一步，所述进水硫化物的浓度为60～600mg·L-1，亚硝酸盐浓度为17.5～174.6mg·L-1，水力停留时间为0.1～8h。
进一步，所述接种污泥体积为反应器有效体积的50～80％。
进一步，所述水力停留时间降低梯度分别为8、6、4、2.5、2、1.5、1、0.5、0.25、0.2、0.1h，每个梯度运行10天。
更进一步，所述高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法按如下步骤进行：在连续流条件下，采用有效容积为0.8L的上流式厌氧污泥床反应器，接种厌氧氨氧化颗粒污泥，污泥接种量为反应器有效容积的80％，含60mg·L-1硫化物的培养液A和含18mg·L-1亚硝酸盐的培养液B各自独立进水，在水力停留时间为8h、35℃下恒温运行至反应器稳定；以30mg·L-1的幅度逐步提高进水中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高进水中亚硝酸盐浓度，每个浓度梯度运行10天，同时以三日平均出水硫化物和硝酸盐去除率均大于90％作为标准，高于此去除率后再进行下一阶段浓度梯度的提升；当出水硫化物或亚硝酸盐的去除率分别低于90％和80％时，将进水中硫化物和亚硝酸盐浓度降低50-55％，水力停留时间维持在8h持续运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率分别达到90％以上；逐步缩短水力停留时间，降低梯度分别为8、6、4、2.5、2、1.5、1、0.5、0.25、0.2、0.1h，每个梯度运行10天，当出水硫化物和亚硝酸盐的去除率分别维持高于90％停止降低水力停留时间，以60mg·L-1幅度逐步提高培养液A中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，获得同步脱氮除硫厌氧污泥。
本发明以厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥来培养高性能同步厌氧脱氮除硫污泥，试验证明以厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥可以快速培养得到具备高性能的同步厌氧脱氮除硫污泥。
本发明的有益效果主要体现在：
1、本发明采取的接种污泥为颗粒污泥，而颗粒污泥是一个复杂的系统。其层次结构提供了空间底物水平和氧化还原电位环境的异质性，为不同细菌共存提供了可能。与絮状污泥相比，颗粒污泥具有沉降速度快，抗冲击负荷能力，可以避免反应器因受高负荷、环境条件等因素的改变而受到冲击后造成的生物量严重流失，增强其运行稳定性，使污水处理效率得到提高。
2、同时，以自养反硝化污泥作为接种污泥可以启动厌氧氨氧化工艺，并且厌氧氨氧化菌和某些化能自养型反硝化菌可以共存于生物反应器中。厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌是自养细菌，均不需要额外的碳源，因此启动时期不需要考虑外加碳源以维持微生物生存条件，不会产生化学污泥，经济环保。本发明最终获得的最大硫化物和亚硝酸盐去除负荷分别达到105.5kg·m-3·d-1和28.45kg·m-3·d-1，远高于现有工艺的报道值。
(四)附图说明
图1为反应器运行过程中亚硝酸盐出水浓度-去除率-时间曲线图，▲表示进水亚硝酸盐，▼表示出水亚硝酸盐，■表示硝酸盐去除负荷。
图2为反应器运行过程中硫化物出水浓度-去除率-时间曲线，▲表示进水硫化物，▼表示出水硫化物，■表示硝酸盐去除负荷。
图3为反应器运行过程中，不同阶段收集的污泥样品中的微生物群落门水平变化图，d_1表示接种的厌氧氨氧化污泥样品，d_2表示同步厌氧脱氮除硫工艺启动成功后(硫化物去除负荷和亚硝酸盐去除负荷分别达到0.27kg·m-3·d-1和0.08kg·m-3·d-1)收集的样品，d_3表示进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别达到600mg L-1和174.6mg L-1时收集的样品，d_4表示通过缩短水力停留时间达到最大同步厌氧脱氮除硫性能后(硫化物和亚硝酸盐的去除负荷为105.5kg·m-3·d-1和28.45kg·m-3·d-1)收集的样品。
图4为反应器运行过程中，不同阶段收集的污泥样品中的微生物群落属水平变化图，其中d_1表示接种的厌氧氨氧化污泥样品，d_2表示同步厌氧脱氮除硫工艺启动成功后(硫化物去除负荷和亚硝酸盐去除负荷分别达到0.27kg·m-3·d-1和0.08kg·m-3·d-1)收集的样品，d_3表示进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别达到600mg·L-1和174.6mg·L-1时收集的样品，d_4表示通过缩短水力停留时间达到最大同步厌氧脱氮除硫性能后(硫化物和亚硝酸盐的去除负荷为105.5kg·m-3·d-1和28.45kg·m-3·d-1)收集的样品。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
在连续流条件下，采用有效容积为0.8L的上流式厌氧污泥床反应器，以35℃下恒温培养的厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥，接种污泥的脱氮性能高达18.6kg·m-3·d-1，接种污泥量为反应器有效容积的80％。同时以含60mg·L-1Na2S·9H2O的培养液A和含18mg·L-1NaNO2的培养液B各自独立进水(为避免基质产生反应及硫化物沉淀，反应器进水采取不同培养液分开的策略，进水不调整pH)，控制反应器水力停留时间为8h，进水中亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3，运行10天，运行稳定。
培养液A组成为：NaHCO3 3.2g·L-1，溶剂为去离子水。
培养液B组成为：KH2PO4 3.6g·L-1；Na2HPO4 3.0g·L-1；NH4Cl 0.2g·L-1；MgSO40.08g·L-1，微量元素2ml·L-1，溶剂为去离子水；微量元素组成为(g·L-1)：Na2MoO4·2H2O1.0，FeSO4·7H2O 38.0，CaCO3 2.0，ZnSO4·7H2O 1.5，MnCl2·7H2O 1.5，MnCl2·4H2O 1.0，CuSO4·5H2O 0.25，CoCl2·6H2O 0.25，NiCl2·6H2O 0.25，H3BO3 0.5，HCl 114.3，溶剂为去离子水。
启动初期，以逐步提高进水基质浓度的策略运行：运行至第11天开始以30mg·L-1的幅度提高培养液A中硫化物(Na2S·9H2O)浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐(NaNO2)浓度，每个浓度梯度运行10天。在此阶段没有观察到亚硝酸盐和硫化物的积累。当进水中硫化物(Na2S·9H2O)浓度提升到90mg·L-1，同时亚硝酸盐(NaNO2)浓度提升到26.19mg·L-1时，硫化物去除负荷和亚硝酸盐去除负荷分别达到0.27kg·m-3·d-1和0.08kg·m-3·d-1，达到了文献报道的硫化工艺的容积硫去除负荷和反硝化工艺的容积氮去除负荷标准，反应器启动成功。
反应器启动成功后，依次通过增加进水基质浓度和缩短水力停留时间的方式研究同步厌氧脱氮除硫潜能：从第21天起，水力停留时间维持在8h，以30mg·L-1的幅度提高培养液A中硫化物(Na2S·9H2O)浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐(NaNO2)浓度，每个浓度梯度运行10天，运行至进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别达到600mg·L-1和174.6mg·L-1，出水硫化物和亚硝酸盐浓度急剧上升到65.13mg·L-1和46.45mg·L-1，硫化物和亚硝酸盐的去除率分别为89.2％和73.5％。然后将培养液A中硫化物浓度降至320mg·L-1，亚硝酸盐浓度以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例同步减少，水力停留时间维持在8h持续10天，硫化物与亚硝酸盐去除效率上升(分别为99.6％和99.8％)，出水浓度迅速降低(分别为0.36mg·L-1和0.48mg·L-1)。保持浓度恒定(硫化物浓度320mg·L-1，亚硝酸盐浓度93.12mg·L-1)，从第170天开始缩短水力停留时间，降低梯度分别为8、6、4、2.5、2、1.5、1、0.5、0.25、0.2、0.1h，每个梯度运行10天。在第270天，水力停留时间为0.1h时，硫化物与亚硝酸盐的容积负荷分别增加到76.80kg·m-3·d-1和22.35kg·m-3·d-1，反应器同步厌氧脱氮除硫性能依然维持在较高水平，去除率分别为100％和99.7％。由于继续降低水力停留时间会导致反应器内污泥被冲出，所以在271天开始以60mg·L-1的浓度梯度逐步提高基质浓度。在第290天，水力停留时间为0.1h，进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为440mg·L-1和128mg·L-1时，进水硫化物和亚硝酸盐容积负荷进一步增加到105.60kgS·m-3·d-1和30.72kgN·m-3·d-1，此时硫化物和亚硝酸盐的去除负荷高达105.5kg·m-3·d-1和28.45kg·m-3·d-1(去除率分别为100％和93％)。在第3000天时，水力停留时间为0.1h，进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为500mg·L-1和145.1mg·L-1时，硫化物与亚硝酸盐的容积负荷高达120kg·m-3·d-1与34.8kg·m-3·d-1，尽管此时硫化物的去除效率保持在98％以上，但是出水亚硝酸盐的积累增加到59mg·L-1，保持该负荷下运行几天后，硫化物浓度仍保持在98％以上，而出水亚硝酸盐浓度仍不降低，去除率始终在80％以下，因此反应器同步厌氧脱氮除硫性能难以为继。因此，本实施例中在第290天成功培养了高性能同步厌氧脱氮除硫污泥，获得的最高的硫化物和亚硝酸盐的去除负荷为105.5kg·m-3·d-1和28.45kg·m-3·d-1，此时高性能厌氧脱氮除硫污泥培养完成。
反应器运行过程中亚硝酸盐出水浓度-去除率-时间曲线见图1所示，可知，本发明培养的同步厌氧脱氮除硫污泥对亚硝酸盐的最高去除负荷可达28.45kg·m-3·d-1，且该负荷下，出水亚硝酸盐浓度低于1mg·L-1。
反应器运行过程中硫化物出水浓度-去除率-时间曲线见图2所示，可知，本发明培养的同步厌氧脱氮除硫污泥对硫化物的最高去除负荷可达105.5kg·m-3·d-1，且该负荷下，出水硫化物浓度低于2mg·L-1。
反应器运行过程中，不同阶段收集的污泥样品中的微生物群落门水平变化见图3所示，其中d_1表示接种的厌氧氨氧化污泥样品，d_2表示同步厌氧脱氮除硫工艺启动成功后收集的样品，d_3表示进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别达到600mg·L-1和174.6mg·L-1时收集的样品，d_4表示通过缩短水力停留时间达到最大同步厌氧脱氮除硫性能后收集的样品；通过图可知，本发明中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度从26.6％增加到90.1％，这意味着选择性富集微生物群落中的变形菌门与同步厌氧脱氮除硫污泥培养过程有密切关系。
反应器运行过程中，不同阶段收集的污泥样品中的微生物群落属水平变化见图4所示，其中d_1表示接种的厌氧氨氧化污泥样品，d_2表示同步厌氧脱氮除硫工艺启动成功后收集的样品，d_3表示进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别达到600mg·L-1和174.6mg·L-1时收集的样品，d_4表示通过缩短水力停留时间达到最大同步厌氧脱氮除硫性能后收集的样品；通过图可知，作为厌氧氨氧化功能微生物，Candidatus_Kuenenia的相对丰度从d_1时的21.5％迅速降低到d_2时0.8％，说明同步厌氧脱氮除硫污泥在短时间内就培养成功。同时，作为同步厌氧脱氮除硫功能菌的Sulovovum菌的相对丰度在d_3时增加至53.0％，在d_4中，Sulovovum的相对丰度进一步增加到73.1％，在微生物群落中为优势菌属，表明成功培养出具备高性能的同步厌氧脱氮除硫污泥。在污泥培养过程中，微生物群落发生了深刻变化。
Claims (5)
1.一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，其特征在于所述方法为：将厌氧氨氧化颗粒污泥接种至上流式厌氧污泥床反应器中，同时以含60mg·L-1硫化物的培养液A和含18mg·L-1亚硝酸盐的培养液B各自独立进水，在水力停留时间为8h、35℃下恒温运行至反应器稳定；
反应器运行稳定后，培养液A中硫化物浓度以30～60mg·L-1幅度提升，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，每个浓度梯度运行10d；同时以三日平均出水中硫化物和硝酸盐去除率均大于90％作为标准，高于此去除率后再进行下一阶段浓度梯度的提升，当硫化物或亚硝酸盐去除率低于90％，将进水中硫化物与亚硝酸盐浓度降低50-55％，继续运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，然后逐步降低水力停留时间，运行至出水硫化物或亚硝酸盐去除效率90％以上，停止降低水力停留时间；以30～60mg·L-1幅度逐步提高培养液A中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率达到90％以上，获得同步脱氮除硫厌氧污泥；
培养液A组成为：NaHCO3 2.8～3.2g·L-1，溶剂为去离子水；
培养液B组成为：KH2PO4 3.6g·L-1；Na2HPO4 3.0g·L-1；NH4Cl 0.2g·L-1；MgSO40.08g·L-1，微量元素2ml·L-1，溶剂为去离子水；微量元素组成为：Na2MoO4·2H2O 1.0g·L-1，FeSO4·7H2O 38.0g·L-1，CaCO3 2.0g·L-1，ZnSO4·7H2O 1.5g·L-1，MnCl2·7H2O 1.5g·L-1，MnCl2·4H2O 1.0g·L-1，CuSO4·5H2O 0.25g·L-1，CoCl2·6H2O 0.25g·L-1，NiCl2·6H2O 0.25g·L-1，H3BO3 0.5g·L-1，HCl 114.3g·L-1，溶剂为去离子水。
2.如权利要求1所述高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，其特征在于所述进水硫化物的浓度为60～600mg·L-1。
3.如权利要求1所述高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，其特征在于所述接种污泥体积为反应器有效体积的50～80％。
4.如权利要求1所述高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，其特征在于所述水力停留时间降低梯度分别为8、6、4、2.5、2、1.5、1、0.5、0.25、0.2、0.1h，每个梯度运行10天。
5.如权利要求1所述高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法，其特征在于所述同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法按如下步骤进行：
在连续流条件下，采用有效容积为0.8L的上流式厌氧污泥床反应器，接种厌氧氨氧化颗粒污泥，污泥接种量为反应器有效容积的80％，含60mg·L-1硫化物的培养液A和含18mg·L-1亚硝酸盐的培养液B各自独立进水，在水力停留时间为8h、35℃下恒温运行至反应器稳定；以30mg·L-1的幅度逐步提高进水中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高进水中亚硝酸盐浓度，每个浓度梯度运行10天，同时以三日平均出水硫化物和硝酸盐去除率均大于90％作为标准，高于此去除率后再进行下一阶段浓度梯度的提升；当出水硫化物或亚硝酸盐的去除率分别低于90％和80％时，将进水中硫化物和亚硝酸盐浓度降低50-55％，水力停留时间维持在8h持续运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率分别达到90％以上；逐步缩短水力停留时间，降低梯度分别为8、6、4、2.5、2、1.5、1、0.5、0.25、0.2、0.1h，每个梯度运行10天，当出水硫化物和亚硝酸盐的去除率分别高于90％时停止降低水力停留时间，以60mg·L-1幅度逐步提高培养液A中硫化物浓度，同时以亚硝酸盐与硫化物的摩尔比为2：3的比例提高培养液B中亚硝酸盐浓度，运行至出水硫化物与亚硝酸盐去除效率均达到90％以上，获得同步脱氮除硫厌氧污泥。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810846646.XA CN109052639B (zh) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | 一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810846646.XA CN109052639B (zh) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | 一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109052639A CN109052639A (zh) | 2018-12-21 |
| CN109052639B true CN109052639B (zh) | 2021-06-18 |
Family
ID=64835779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810846646.XA Active CN109052639B (zh) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | 一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109052639B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109879414A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-14 | 杭州师范大学 | 一种厌氧硫氧化工艺的启动方法 |
| CN110117558B (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-30 | 杭州师范大学 | 一种培养同步脱氮除硫混合菌群的方法 |
| CN110316824B (zh) * | 2019-08-07 | 2022-03-25 | 大连海事大学 | 一种船舶废气洗涤废液与船舶生活污水的协同处理装置及协同处理方法 |
| CN110950428B (zh) * | 2019-11-22 | 2022-03-29 | 重庆大学 | 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 |
| CN113797742B (zh) * | 2021-10-12 | 2022-06-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 生物脱硫污泥系统快速启动与调控方法 |
| CN115124139B (zh) * | 2022-06-15 | 2024-04-09 | 北京恩菲环保技术有限公司 | 低温环境硫自养反硝化系统的启动方法 |
| CN115893655B (zh) * | 2022-11-18 | 2024-04-16 | 广东工业大学 | 一种利用生物炭作为填料进行微生物厌氧氨氧化脱氮的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100578408B1 (ko) * | 2004-03-05 | 2006-05-10 | 안대희 | 혐기성 그래뉼 슬러지를 이용한 탈질 방법 |
| CN104891650B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-06-13 | 杭州师范大学 | 一种同步脱氮除硫颗粒污泥的快速培养方法 |
| CN104843863B (zh) * | 2015-05-08 | 2016-09-21 | 杭州师范大学 | 厌氧氨氧化—硫自养反硝化耦合脱氮除硫的废水处理工艺 |
| CN105254004B (zh) * | 2015-09-29 | 2017-10-24 | 杭州师范大学 | 一种耐受硫化物厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法 |
| CN106396098B (zh) * | 2016-12-09 | 2019-07-19 | 中国石油大学(华东) | 一种高盐废水同步脱氮除硫方法 |
-
2018
- 2018-07-27 CN CN201810846646.XA patent/CN109052639B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109052639A (zh) | 2018-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109052639B (zh) | 一种高性能同步脱氮除硫厌氧污泥的培养方法 | |
| Liu et al. | Elemental sulfur formation and nitrogen removal from wastewaters by autotrophic denitrifiers and anammox bacteria | |
| Ma et al. | Biological nitrogen removal from sewage via anammox: recent advances | |
| Ahn et al. | ANAMMOX and partial denitritation in anaerobic nitrogen removal from piggery waste | |
| Cardoso et al. | Sulfide oxidation under chemolithoautotrophic denitrifying conditions | |
| Qin et al. | Aerobic granulation for organic carbon and nitrogen removal in alternating aerobic–anaerobic sequencing batch reactor | |
| CN101585651B (zh) | 在一个反应器内碳氮硫同步脱除的有机废水处理方法 | |
| CN102259976B (zh) | 一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法 | |
| Tang et al. | Evaluation of autotrophic and heterotrophic processes in biofilm reactors used for removal of sulphide, nitrate and COD | |
| do Canto et al. | Feasibility of nitrification/denitrification in a sequencing batch biofilm reactor with liquid circulation applied to post-treatment | |
| Qian et al. | Startup and performance of a novel single-stage partial nitritation/anammox system for reject water treatment | |
| CN110117558B (zh) | 一种培养同步脱氮除硫混合菌群的方法 | |
| WO2006129132A1 (en) | Biological nitrogen removal from wastewater in a sbr reactor without nitrate production | |
| JP5791359B2 (ja) | 廃水処理方法 | |
| Montalvo et al. | Autotrophic denitrification with sulfide as electron donor: Effect of zeolite, organic matter and temperature in batch and continuous UASB reactors | |
| JP3460745B2 (ja) | 生物学的硝化脱窒素方法と装置 | |
| JP4570069B2 (ja) | 廃水からのアンモニア性窒素の除去方法 | |
| CN113772807B (zh) | 一种氨氧化生物膜反应器驯化及运行的调控方法 | |
| CN105060477B (zh) | 一种快速启动反硝化脱硫工艺的方法 | |
| CN113226996A (zh) | 在序批式移动床生物膜反应器中实施的用于同时减少碳、氮和磷的水处理方法 | |
| CN101239751A (zh) | 一种高浓度氨氮废水的处理方法 | |
| CN113277616A (zh) | 基于硫离子自养短程反硝化与厌氧氨氧化耦合的脱氮除硫方法 | |
| JP4529277B2 (ja) | 独立栄養性脱窒微生物の集積方法および生物学的窒素除去方法 | |
| CN115432808B (zh) | 双型deamox工艺高效同步处理腈纶废水和硝酸盐废水的装置与方法 | |
| De Smul et al. | Retention of sulfate‐reducing bacteria in expanded granular‐sludge‐blanket reactors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |