CN109942096A - 一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种快速启动微生物硫酸盐还原(SRB)的工艺，包括：a)硫酸盐还原菌种的快速富集，b)形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥。本发明的技术方法可以形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥，其优点为：(1)本发明的方法获得稳定高效的处理效能，硫酸盐还原率可以保持在50％以上，锌、镉、铅、铜等总金属去除率在99％以上；(2)本发明以市政污水处理厂剩余污泥为接种污泥，先对其中硫酸盐还原菌进行快速富集，再进行颗粒污泥的培养，提高了颗粒污泥中硫酸原还原菌的生物持有量，保证了硫酸盐还原的效率，有效提高系统对重金属毒性的耐受能力。

Description

一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺
技术领域
本发明属于有色金属冶金领域，涉及一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺。
背景技术
在有色金属矿山开采和有色金属冶炼过程中，都会排放出酸性重金属废水，如矿山酸性废水、有色金属冶炼的污酸废水等。酸性重金属废水对生物和环境造成恶劣影响，其中重金属会通过生态链的富集作用，最终危害人类身体健康。目前，对于酸性重金属废水，工业上应用较多的处理方法为石灰中和法，但该方法处理过程中，石灰用量大，药剂成本高，并且产生大量含重金属沉渣，存在二次环境污染的风险。
通过微生物法利用硫酸盐还原菌将污酸中硫酸根还原为负二价硫离子，则可以对酸性废水中的重金属有效去除，并且可以有效避免化学硫化沉淀法存在的风险。用微生物硫酸盐还原工艺处理酸性重金属废水是目前的研究热点，但现有微生物硫酸盐还原工艺的启动周期长、颗粒污泥难以形成、反应器内硫酸还原菌相对丰度较低，难以长期保持稳定的处理效果。
颗粒污泥技术是培养微生物群体通过自固定最终形成结构紧凑、外形规则的生物聚集体。采用颗粒污泥技术处理酸性重金属废水具有两个方面的优势，一是颗粒污泥上，由于各类微生物种群之间的协同代谢作用个，可以使其承受较高的有机负荷，并显著提升对重金属毒性的耐受性，二是颗粒污泥具有良好的水力条件，可以有效避免短流发生，避免局部污染物浓度过高而产生的微生物抑制现象。这些都可以有效提升微生物硫酸盐还原在酸性重金属废水中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，用于解决现有微生物硫酸盐还原工艺启动周期长、颗粒污泥难以形成、菌种易流失、难以保持长期稳定处理效果的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，包括如下步骤：
a)硫酸盐还原菌种的快速富集：将污水处理厂剩余污泥加入到膨胀颗粒污泥床反应器中，然后通入培养液，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为25～30℃，用液碱调节膨胀颗粒污泥床反应器的pH高于5.5即可，用培养液充满膨胀颗粒污泥床反应器后，停止进水，开启内循环水泵，内部循环量回流比为100％～300％，运行5天，硫酸盐还原菌相对丰度可达40％以上；
其中主要可以富集出的硫酸盐还原菌有：脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)、脱硫单胞菌属(Desulfuromonas)细菌，这些菌原存在于污水处理厂剩余污泥中，通过添加培养液得到迅速富集。
b)形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥：富集出硫酸盐还原菌相对丰度40％以上的膨胀颗粒污泥床反应器中通入待处理废水，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为25～30℃，水力停留时间为10～20h，内循环回流比100％～300％，连续运行21天，形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥。
其中，步骤a)中所述的培养液中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500mg/L、NH4 +为50mg/L、K2HPO4·3H2O为30mg/L、甘油为500mg/L、微量元素液为1ml/L，所述微量元素液中全部成分为：750mg/L的ZnCl2、750mg/L的CoCl2·6H2O、750ml/L的CuSO4·5H2O、750mg/L的H3BO3、750mg/L的NiCl·6H2O、1200mg/L的FeCl3·6H2O和2ml/L的质量分数为98％的硫酸。
其中，步骤b)中所述的待处理废水中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500～6000mg/L、NH4 +为15～20mg/L、K2HPO4·3H2O为5～10mg/L、甘油为1000～1500mg/L、酵母提取物1000～1500mg/L、Ca2+为150～200mg/L、Mg2+为150～200mg/L、Zn2+为0～100mg/L、Cd2+为0～30mg/L、Pb2+为0～30mg/L、Cu2+为0～60mg/L。
上述待处理废水即为污水处理厂要处理的污水，在所有水处理工艺中，没有一项水处理工艺可以处理所有类型的废水，都要对进水水质做出规定，这是因为不同的水处理工艺都有自己的适应范围，上述为本专利中待处理废水中污染物的浓度范围，也是颗粒污泥中硫酸盐还原菌的耐受及生长范围。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的方法获得稳定高效的处理效能，通过硫酸盐还原菌将水中硫酸根还原成S2-，然后与重金属形成金属硫化物沉淀，从而对酸性重金属废水中锌、镉、砷、铅、铜等总金属去除率在99％以上；
2.本发明以市政污水处理厂剩余污泥为接种污泥，先对其中硫酸盐还原菌进行快速富集，再进行颗粒污泥的培养，提高了颗粒污泥中硫酸原还原菌的生物持有量，保证了硫酸盐还原的效率，有效提高系统对重金属毒性的耐受能力，大大缩短工艺启动时间，将传统工艺中废水处理工艺的启动时间在3个月以上缩短到一个月内，在颗粒污泥制备成功后即可持续处理废水。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
1)硫酸盐还原菌种的快速富集：将污水处理厂剩余污泥加入到膨胀颗粒污泥床反应器中，然后通入培养液，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为27±2℃，用液碱调节膨胀颗粒污泥床反应器的pH为5.67，用培养液充满膨胀颗粒污泥床反应器后，停止进水，开启内循环水泵，内部循环量回流比为100％，运行5天，在膨胀颗粒污泥床反应器内富集出硫酸盐还原菌，菌种相对丰度可达47.8％；
其中，所述的培养液中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500mg/L、NH4 +为50mg/L、K2HPO4·3H2O为30mg/L、甘油为500mg/L、微量元素液为1ml/L，所述微量元素液中全部成分为：750mg/L的ZnCl2、750mg/L的CoCl2·6H2O、750ml/L的CuSO4·5H2O、750mg/L的H3BO3、750mg/L的NiCl·6H2O、1200mg/L的FeCl3·6H2O和2ml/L的质量分数为98％的硫酸。
2)形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥：将富集出硫酸盐还原菌相对丰度47.8％的膨胀颗粒污泥床反应器中通入待处理废水，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为27±2℃，水力停留时间为12h，内循环回流比100％，连续运行21天，在膨胀颗粒污泥反应器中形成稳定成熟的硫酸盐还原菌颗粒污泥；
其中，所述的待处理废水中全部成分的浓度为：SO4 2-为2500mg/L、NH4 +为15mg/L、K2HPO4·3H2O为5mg/L、甘油为1000mg/L、酵母提取物1000mg/L、Ca2+为150mg/L、Mg2+为150mg/L、Zn2+为42.1mg/L、Cd2+为21.5mg/L、Pb2+为44.3mg/L、Cu2+为55.2mg/L。。
在培养出稳定成熟的硫酸盐还原菌颗粒污泥后，取系统进出水对水中锌、铅、镉、铜进行检测，其水质指标如表1所示。
表1 (单位mg/L)
Zn Cu Cd Pb
原水 42.1 55.2 21.5 44.3
出水 0.19 0.21 0.009 0.02
去除率 99.5％ 99.6％ 99.9％ 99.9％
从实施例1可以看出，该颗粒污泥可培养成熟后可去除污水中99.5％以上的重金属，后续即可持续进行废水的处理。
实施例2：
1)硫酸盐还原菌种的快速富集：将污水处理厂剩余污泥加入到膨胀颗粒污泥床反应器中，然后通入培养液，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为28±2℃，用液碱调节膨胀颗粒污泥床反应器的pH为5.5，用培养液充满膨胀颗粒污泥床反应器后，停止进水，开启内循环水泵，内部循环量回流比为200％，运行4天，在膨胀颗粒污泥床反应器内富集出硫酸盐还原菌，菌种相对丰度可达40.1％；
其中，所述的培养液中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500mg/L、NH4 +为50mg/L、K2HPO4·3H2O为30mg/L、甘油为500mg/L、微量元素液为1ml/L，所述微量元素液中全部成分为：750mg/L的ZnCl2、750mg/L的CoCl2·6H2O、750ml/L的CuSO4·5H2O、750mg/L的H3BO3、750mg/L的NiCl·6H2O、1200mg/L的FeCl3·6H2O和2ml/L的质量分数为98％的硫酸。
2)形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥：步骤一中富集出硫酸盐还原菌相对丰度40.1％的膨胀颗粒污泥床反应器中通入待处理废水，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为27±2℃，水力停留时间为20h，内循环回流比200％，连续运行28天，在膨胀颗粒污泥反应器中形成稳定成熟的硫酸盐还原菌颗粒污泥；
其中，所述的待处理废水中全部成分的浓度为：SO4 2-为2700mg/L、NH4 +为20mg/L、K2HPO4·3H2O为7mg/L、甘油为1500mg/L、酵母提取物1000mg/L、Ca2+为150mg/L、Mg2+为150mg/L、Zn2+为55.4mg/L、Cd2+为22.5mg/L、Pb2+为45.4mg/L、Cu2+为59.4mg/L。
在培养出稳定成熟的硫酸盐还原菌颗粒污泥后，取系统进出水对水中锌、铅、镉、铜进行检测，其水质指标如表2所示。
表2 (单位mg/L)
Zn Cu Cd Pb
原水 55.4 59.4 22.5 45.4
出水 0.20 0.24 0.01 0.05
去除率 99.6％ 99.6％ 99.9％ 99.9％
从实施例2可以看出，该颗粒污泥可培养成熟后可去除污水中99.6％以上的重金属，后续即可持续进行废水的处理。
从上述实施例可以看出，本发明提供一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，通过专门的培养液可快速富集硫酸盐还原菌，制成颗粒污泥，将废水处理的启动时间缩短了三分之二。

Claims (3)

1.一种快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a)硫酸盐还原菌种的快速富集：将污水处理厂剩余污泥加入到膨胀颗粒污泥床反应器中，然后通入培养液，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为25～30℃，用液碱调节膨胀颗粒污泥床反应器的pH高于5.5即可，用培养液充满膨胀颗粒污泥床反应器后，停止进水，开启内循环水泵，内部循环量回流比为100％～300％，运行5天，硫酸盐还原菌相对丰度可达40％以上；
b)形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥：将富集出硫酸盐还原菌相对丰度40％以上的膨胀颗粒污泥床反应器中通入待处理废水，保持膨胀颗粒污泥床反应器的温度为25～30℃，水力停留时间为10～20h，内循环回流比100％～300％，连续运行21天，形成稳定成熟的硫酸盐还原颗粒污泥。
2.如权利要求1所述的快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，其特征在于，所述步骤a)中培养液中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500mg/L、NH4 +为50mg/L、K2HPO4·3H2O为30mg/L、甘油为500mg/L、微量元素液为1ml/L，所述微量元素液中全部成分为：750mg/L的ZnCl2、750mg/L的CoCl2·6H2O、750ml/L的CuSO4·5H2O 750mg/L的H3BO3750mg/L的NiCl·6H2O 1200mg/L的FeCl3·6H2O和2ml/L的质量分数为98％的硫酸。
3.如权利要求1所述的快速启动微生物硫酸盐还原的工艺，其特征在于，步骤b)中待处理废水中全部成分的浓度为：SO4 2-为1500～6000mg/L、NH4 +为15～20mg/L、K2HPO4·3H2O为5～10mg/L、甘油为1000～1500mg/L、酵母提取物1000～1500mg/L、Ca2+为150～200mg/L、Mg2+为150～200mg/L、Zn2+为0～100mg/L、Cd2+为0～30mg/L、Pb2+为0～60mg/L、Cu2+为0～60mg/L。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101402491A (zh) * 2008-10-27 2009-04-08 合肥工业大学 生物质固定床处理含重金属酸性废水并回收重金属的方法
CN105060477A (zh) * 2015-08-17 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种快速启动反硝化脱硫工艺的方法
US10150944B2 (en) * 2015-12-30 2018-12-11 Dow Global Technologies Llc Method for decreasing the concentration of sulfate reducing bacteria in an aqueous system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101402491A (zh) * 2008-10-27 2009-04-08 合肥工业大学 生物质固定床处理含重金属酸性废水并回收重金属的方法
CN105060477A (zh) * 2015-08-17 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种快速启动反硝化脱硫工艺的方法
US10150944B2 (en) * 2015-12-30 2018-12-11 Dow Global Technologies Llc Method for decreasing the concentration of sulfate reducing bacteria in an aqueous system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李永峰等: "《环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程》", 31 August 2014, 哈尔滨工业大学出版社 *
林海: "《环境工程微生物学（第2版）》", 31 May 2014, 冶金工业出版社 *

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