CN111099743A - 一种强化废水反硝化脱氮的组合物及其脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强化废水反硝化脱氮的组合物及其脱氮方法，组合物主要包括发酵液相、无机盐和吸附剂，所述的无机盐包括钙盐、亚铁盐、和磷酸钾盐；所述的发酵液相为反硝化微生物发酵液分离微生物后得到的液体。本发明还提供了利用上述组合物进行脱氮的方法。本发明所述组合物用于强化反硝化脱氮，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。
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脱氮方法。
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。
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。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，使用繁琐。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种强化反硝化脱氮的组合物及其脱氮方法。该组合物用于强化反硝化脱氮，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。
本发明提供的强化反硝化脱氮的组合物，主要包括发酵液相、无机盐和吸附剂，其中发酵液的含量为60wt%-80wt%，优选65wt%-75wt%；无机盐的含量为10wt%-30wt%，优选15wt%-25wt%；吸附剂含量为8wt%-20wt%，优选10wt%-18wt%；所述的无机盐包括钙盐、亚铁盐、和磷酸钾盐；所述的发酵液相为反硝化微生物发酵液分离微生物后得到的液体。
本发明中，所述发酵液相的制备方法为：将反硝化微生物接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，发酵结束后，分离出微生物得到发酵液相。发酵条件为：发酵温度30-35℃，发酵时间24-48h，转速150-200rpm。其中，所述的发酵培养基为牛肉膏培养基，优选组成如下：牛肉膏：3-7g/L，蛋白胨：5-12g/L，NaNO2/KNO3：0.1-0.5g/L。所述的反硝化微生物为利用硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮的反硝化菌，如可以是沼泽考克氏菌FSDN-A、科氏葡萄球菌FSDN-C、节杆菌FDN-1、水氏黄杆菌FDN-2等中的一种或几种，上述菌种已经在CN103103141A、CN103014128A、CN102465106A 、CN102465105A中公开。分离微生物可以采用过滤、离心等方式，以截留发酵菌体，其中离心分离的转速为5000-25000rmp，过滤器目数为2500-10000目。
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%-5wt%，磷酸钾盐在无机盐中的质量分数为55wt%-75wt%。其中，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。
本发明还提供了利用上述组合物进行脱氮的方法，包括使含有反硝化脱氮微生物的脱氮体系与上述组合物接触。
本发明脱氮方法中，所述组合物的用量为2-8g/L，优选4-6g/L。
本发明脱氮方法中，所述的反硝化脱氮微生物为能利用硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮作为电子受体进行脱氮的微生物。
本发明脱氮方法中，所述的脱氮体系中硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮的浓度不高于1000mg/L，控制反硝化脱氮的碳氮比为2:1-10:1。
本发明脱氮方法中，所述接触的条件为：温度为20-40℃，pH为6-9，溶解氧为<0.5mg/L。
与现有反硝化脱氮过程相比，本发明具有以下有益效果：
（1）采用反硝化微生物发酵液相作为组合物的一部分，更容易被微生物吸收，并通过与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）本发明的组合物用于反硝化脱氮体系中，能够激活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，见效更快。
（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，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氮和/或亚硝酸盐氮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》。
本发明中，发酵液相的制备方法如下：
发酵培养基为牛肉膏培养基，组成含量如下：牛肉膏：5g/L，蛋白胨：10g/L，NaNO2：0.3g/L，灭菌备用。反硝化微生物为利用硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮的反硝化菌，如可以是节杆菌FDN-1、水氏黄杆菌FDN-2、脱氮副球菌DN-3、甲基杆菌SDN-3等中的一种或几种。发酵液相的制备方法为：将反硝化微生物接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，发酵结束后，分离微生物得到发酵滤液。发酵条件为：发酵温度30-35℃，发酵时间24-48h，转速 150-200rpm。采用过滤、离心等分离方式，以截留发酵菌体。具体按照表1的条件制备。
表1不同发酵液相的来源
采用表1制备的发酵液相配制反硝化脱氮组合物，组成及含量如表2所示。
表2不同配方组合物。
实施例
对上述组合物促进反硝化脱氮能力进行评价实验。待试验水质为：COD 50mg/L左右，氨氮3mg/L左右，总氮230mg/L（主要是硝酸盐氮）左右。反应工艺：SBR工艺；工艺参数：搅拌14h-曝气1h-沉淀1h；反应体系：10L；30分钟污泥沉降比：30%；反应温度35℃，反应pH：6-8；DO：0.3mg/L；投加碳源：甲醇。在实验起始阶段，投加4ml甲醇和5g/L的按表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12，比较例1-9。16h后取样检测上清液的COD、氨氮、总氮浓度，结果如表3所示。
表3采用不同配方组合物的处理效果
从表3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，仅14h后就可以使出水的总氮低于60mg/L。
Claims (12)
1.一种强化废水反硝化脱氮的组合物，其特征在于：包括发酵液相、无机盐和吸附剂，其中发酵液相的含量为60wt%-80wt%，无机盐的含量为10wt%-30wt%，吸附剂含量为8wt%-20wt%；所述无机盐包括钙盐、亚铁盐、和磷酸钾盐；所述的发酵液相为反硝化微生物发酵液分离微生物后得到的液体。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：组合物中，发酵液相的含量为65wt%-75wt%，无机盐的含量为15wt%-25wt%，吸附剂含量为10wt%-18wt%。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述发酵液相的来源为：将反硝化微生物接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，发酵结束后，分离出微生物得到发酵液相；其中发酵条件为：发酵温度30-35℃，发酵时间24-48h，转速150-200rpm。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于：所述发酵培养基为牛肉膏培养基；所述的反硝化微生物为利用硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮的反硝化菌。
5.根据权利要求3或4所述的组合物，其特征在于：所述的反硝化微生物是沼泽考克氏菌FSDN-A、科氏葡萄球菌FSDN-C、节杆菌FDN-1、水氏黄杆菌FDN-2中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：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%-5wt%，磷酸钾盐在无机盐中的质量分数为55wt%-75wt%。
7.根据权利要求1或6所述的组合物，其特征在于：钙盐为CaCl2，亚铁盐为FeSO4，磷酸钾盐为K2HPO4或KH2PO4中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的吸附剂为活性炭粉末、粉煤灰、硅藻土、沸石粉中的至少一种，优选沸石粉。
9.一种反硝化脱氮的方法，其特征在于：使含有反硝化脱氮微生物的脱氮体系与权利要求1-8任意一项所述的组合物接触。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述组合物的用量为2-8g/L，优选4-6g/L。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的脱氮体系中硝酸盐氮和/或亚硝酸盐氮的浓度不高于1000mg/L，控制反硝化脱氮的碳氮比为2:1-10:1。
12.根据权利要求9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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