CN111099722B - 一种促进反硝化脱氮的组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种促进反硝化脱氮的组合物及其应用，该组合物主要包括牛肉膏、无机盐和吸附剂，其中牛肉膏的含量为20wt%‑40wt%，无机盐的含量为30wt%‑50wt%，吸附剂含量为20wt%‑40wt%；所述的无机盐包括钙盐、亚铁盐、磷酸钾盐，同时还包括MgSO4、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3等中的至少一种。该组合物用于反硝化脱氮时，可以促进反硝化过程的快速启动，缩短处理时间，脱氮效果好。
Description
技术领域
本发明属于环保废水处理技术领域，具体涉及生物脱氮技术，尤其涉及一种促进反硝化脱氮的组合物及其应用。
背景技术
生物法由于其高效、低成本和无二次污染的优点，目前成为各污水处理厂主流的二级处理技术。随着排放标准的日益严格，废水中的总氮排放量也成为必须控制的指标，因此，继硝化菌除氨氮技术之后，反硝化菌脱氮技术也被人们日益关注。反硝化菌是一类把废水中硝酸盐氮或者亚硝酸盐氮转化为氮气的兼性厌氧微生物。这类微生物一般只有在厌氧的条件下，才能诱导出反硝化作用所需的硝酸盐还原酶A和亚硝酸还原酶，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体进行脱氮。由于污水处理厂来水的水量、水中污染物的种类和浓度的变化较大，为了保证废水中的总氮稳定达标排放，经常需要采用人工强化的方法来强化微生物的处理能力。微生物处理能力的强化方法通常分为两种，一种是通过投加特种微生物的方式进行强化；一种是通过投加生物促进剂的方式进行强化。
特种菌种的培养环境与废水有极大的差别，特种菌种对废水的生存环境、原有菌群都需要一个适应过程，这造成投加的菌种见效慢或逐步被淘汰的问题，甚至会产生生态安全的问题；同时，废水尤其是工业废水的成分复杂，对微生物产生抑制的物质较多，会导致投加的菌种失去活性。因此，通过投加特殊菌种对废水进行生物强化存在效果不理想、或者需要定期补充的缺点。
生物促进剂能够促进废水处理系统中微生物的新陈代谢，激活土著微生物在较差环境中的活性，从而提高微生物的处理效果或者保证生化单元的平稳运行。通常情况下，生物促进剂不含菌体，不会产生生态安全问题，生物促进剂的组分无毒，不存在二次污染和污染物转移的问题。但也需要一定的适应周期，并需要定期补充。
CN105621611A公开了一种利用亚硝酸盐进行反硝化的脱氮菌剂及其应用，该发明主要是采用特殊组合和配比的菌株实现了反硝化脱氮，涉及多种菌株，制备过程较复杂。CN106754450A记载了一种反硝化微生物培养促进剂，主要包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和有机酸盐，可以促进反硝化微生物的生长，提高处理效果。但是，该促进剂，在使用前才能将多胺类物质、有机酸羟胺和有机酸盐加入到金属盐中，操作繁琐。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种促进反硝化脱氮的组合物及其应用。该组合物用于反硝化脱氮时，可以促进反硝化过程的快速启动，缩短处理时间，脱氮效果好。
本发明提供的促进反硝化脱氮的组合物，主要包括牛肉膏、无机盐和吸附剂，其中牛肉膏的含量为20wt%-40wt%，优选25wt%-35wt%；无机盐的含量为30wt%-50wt%，优选35wt%-45wt%；吸附剂含量为20wt%-40wt%，优选25wt%-35wt%；所述的无机盐包括钙盐、亚铁盐、磷酸钾盐，同时还包括MgSO4、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3等中的至少一种。
本发明中，所述的钙盐在无机盐中的质量分数为20wt%-40wt%，亚铁盐在无机盐中的质量分数为2wt%-4wt%，磷酸钾盐在无机盐中的质量分数为20wt%-40wt%。MgSO4、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3等中的至少一种，在无机盐中的质量分数为35wt%-55wt%。所述的钙盐优选CaCl2，亚铁盐优选FeSO4，磷酸钾盐优选K2HPO4或KH2PO4中的至少一种。
本发明中，所述的吸附剂为无机多孔材料，如可以是活性炭粉末、粉煤灰、硅藻土、沸石粉等中的至少一种，优选沸石粉。
本发明还提供了能够促进反硝化脱氮的培养基，该培养基含有硝酸盐和/或亚硝酸盐、以及上述组合物。
本发明还提供了培养反硝化脱氮微生物的方法，包括将含有反硝化微生物的培养体系与上述组合物接触，或者将反硝化微生物接种至上述培养基中进行培养。
本发明还提供了利用反硝化微生物进行脱氮的方法，包括使含有反硝化微生物的脱氮体系与上述组合物接触。
本发明提供的培养方法或脱氮方法中，所述组合物的用量为0.1-0.5g/L，优选0.2-0.4g/L。使用时将组合物一次投加至反应体系中，或者将组合物投加至进水管线中，随进水管线进入到反应体系中。
本发明提供的培养方法或脱氮方法中，所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为<0.5mg/L。
与现有反硝化过程相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过牛肉膏、无机盐和吸附剂的协同作用，可以实现反硝化脱氮体系的快速脱氮、快速启动、快速恢复，具有处理时间短、脱氮效果好等优点。
（2）本发明的组合物能够直接激活生化单元中土著微生物特别是反硝化微生物的脱氮能力，适应能力更强，见效快。
（3）该组合物中各组分无毒、稳定，易于存放，成本较低，便于企业购置和保存，该方法操作简单，可以根据企业需要，在较短的时间内恢复或强化生化单元脱总氮的能力。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的组合物及其应用效果。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均可从生化试剂商店购买得到。
本发明中，所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为<1mg/L。其中，溶解氧通过碘量法测得。
本发明中，所述反硝化脱氮微生物可以为本领域常见的各种反硝化微生物（通常为细菌），如取自某污水处理场反硝化处理池，总氮脱除率为80%以上。反硝化微生物以硝酸盐和/或亚硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用以获得能量，从而实现脱氮，因此，所述硝酸盐和/或亚硝酸盐可以为各种常见的为反硝化微生物提供电子受体的无机氮源。
本发明中，COD浓度采用GB11914-89《水质-化学需氧量的测定-重铬酸盐法》测定；氨氮浓度采用GB7478-87《水质-铵的测定-蒸镏和滴定法》测定；亚硝酸盐氮浓度采用GB7493-87《水质-亚硝酸盐氮的测定-分光光度法》测定；硝酸盐氮采用GB/T 7480-1987《水质-硝酸盐氮的测定-酚二磺酸分光光度法》测定；总氮浓度采用GB11894 -89《水质-总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。
按照表1的组成和比例配制反硝化脱氮组合物。
表1 不同配方组合物
某污水处理厂进水水质为：氨氮150mg/L左右，总氮152mg/L左右，COD 400mg/L左右。利用SBR工艺进行处理，出水水质为：氨氮2mg/L左右，总氮150mg/L左右（主要为硝氮和亚硝氮），COD 20mg/L左右。为满足新的排放标准，现对生化单元进行脱总氮的升级改造。为了使出水总氮快速达标，通过投加组合物的方式促进生物的反硝化脱氮能力。
采用SBR工艺进行处理，具体参数如下：反应器有效容积：2L，活性污泥：原生化单元活性污泥，SV30约为30%。反应程序：曝气2h-搅拌1h-搅拌1h-曝气1h-沉淀1h，每个周期5h；反应温度35℃；反应pH为6-8；在其搅拌阶段开始时投加0.25mL甲醇。在搅拌起始阶段，投加表1配制的组合物，按组合物序号依次编号为实施例1-实施例10，比较例1-6。投加量均为0.3g/L，反应进行5个周期，结束后取样检测出水的COD、氨氮、总氮浓度，结果如表2所示。
表2 采用不同配方组合物的处理效果
| 实施例 | 出水COD，mg/L | 出水NH<sub>3</sub>-N，mg/L | 出水总氮，mg/L |
| 未投加 | 20 | 1 | 86.6 |
| 实施例1 | 20 | 1 | 14.7 |
| 实施例2 | 32 | 4 | 54.8 |
| 实施例3 | 22 | 1 | 45.4 |
| 实施例4 | 18 | 2 | 20.7 |
| 实施例5 | 19 | 2 | 19.1 |
| 实施例6 | 22 | 1 | 24.8 |
| 实施例7 | 21 | 1 | 21.6 |
| 实施例8 | 20 | 1 | 19.8 |
| 实施例9 | 21 | 1 | 16.4 |
| 实施例10 | 20 | 1 | 12.8 |
| 比较例1 | 35 | 5 | 60.0 |
| 比较例2 | 18 | 1 | 71.6 |
| 比较例3 | 34 | 5 | 57.2 |
| 比较例4 | 38 | 5 | 66.4 |
| 比较例5 | 20 | 1 | 75.8 |
| 比较例6 | 19 | 1 | 79.8 |
从表2中可以看出，组合物的投加大大促进了微生物反硝化脱氮的能力，使出水的总氮更快的下降。
Claims (6)
1.一种利用反硝化微生物进行脱氮的方法，其特征在于：使含有反硝化微生物的脱氮体系与促进反硝化脱氮的组合物接触，所述促进反硝化脱氮的组合物由牛肉膏、无机盐和吸附剂组成，其中牛肉膏的含量为20wt%-40wt%，无机盐的含量为30wt%-50wt%，吸附剂的含量为20wt%-40wt%；所述的无机盐包括钙盐、亚铁盐、磷酸钾盐，同时还包括MgSO4、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3中的至少一种；所述的钙盐在无机盐中的质量分数为20wt%-40wt%，亚铁盐在无机盐中的质量分数为2wt%-4wt%，磷酸钾盐在无机盐中的质量分数为20wt%-40wt%；MgSO4、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3中的至少一种在无机盐中的质量分数为35wt%-55wt%；所述的吸附剂为沸石粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：牛肉膏的含量为25wt%-35wt%，无机盐的含量为35wt%-45wt%，吸附剂的含量为25wt%-35wt%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的钙盐为CaCl2，亚铁盐为FeSO4，磷酸钾盐为K2HPO4或KH2PO4中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.1-0.5g/L；使用时将组合物一次投加至反应体系中，或者将组合物投加至进水管线中，随进水管线进入到反应体系中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为0.2-0.4g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为<0.5mg/L。
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