CN113087142A - 一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，涉及生物法废水处理技术领域，快速启动促进剂，包括氨基酸、硫酸亚铁、微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、生物素。本发明提供的快速启动促进剂应用于高氮环境下的硫自养微生物快速启动，解决了高氮环境下硫自养微生物生殖代谢缓慢的问题，以及高氮环境下硝酸盐无法高效去除的问题，且制备工艺简单、成本低廉、使用方便。

Description

一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂

技术领域

本发明涉及生物法废水处理技术领域，具体涉及一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂。

背景技术

我国大部分地区农村分散生活污水、高速公路服务区、旅游业、畜禽养殖业等分散污染点源污水的总氮浓度普遍高达250mg/L-1000mg/L进水营养严重失衡。

传统反硝化技术由于废水氮浓度过高以及营养比例失衡，微生物生长增殖缓慢导致微生物系统启动缓慢，需要投加碳源维持系统稳定，能耗较高，给污水厂运行维护带来了极大的挑战。

硫自养技术操作简单、经济节能、具有广泛的应用型，同时硫自养反硝化因不需要外加碳源的优点得到广泛关注。

硫自养反硝化的过程为硫自养菌将硝酸盐氮还原为氮气，与此同时会有一部分硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮。

进水氮浓度过高时亚硝酸盐氮含量随之增多。

亚硝酸盐是很强的生物抑制剂,研究发现NO₂ ^--N对于硫自养菌的抑制机理为过量亚硝酸盐氮抑制硫自养菌关健酶的活性，造成代谢受阻，由此抑制硫自养反硝化的启动，导致脱氮效率下降。

目前尚未有关于高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂的报道。因此，提出一种高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂，用于显著改善因氮浓度过高所引起的生物毒性，导致的硫自养微生物生长增殖缓慢的问题，加快硫自养系统启动速率，降低废水处理成本，且对环境友好，具有重要的现实意义。

发明内容

为解决高氮环境下硫自养微生物系统启动缓慢的问题，出了一种高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂的制备与使用方法，具体方案如下：

一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，包括氨基酸、硫酸亚铁、微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、生物素。

优选地，所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括

氨基酸30-90份、硫酸亚铁10-40份、微量元素10-60份、焦葡萄酸钠5-20份、柠檬酸20-50份、生物素20-90份。

更优选地，所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括

氨基酸30-90份、硫酸亚铁35-40份、微量元素10-20份、焦葡萄酸钠15-20份、柠檬酸20-60份、生物素20-90份。

优选地，所述氨基酸包含脯氨酸和天冬氨酸。

优选地，所述氨基酸中，脯氨酸与天冬氨酸的质量比为(2-5):(9-13)。

优选地，柠檬酸的质量是脯氨酸质量的3-6倍。

优选地，所述微量元素中包括镁盐、锌盐、钴盐、钼酸盐。

优选地，所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：(13-44):(13-37):(10-40):(9-29)。

更优选地，所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：(35-44):(13-22):(10-15):(21-29)。

优选地，

所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂的制备方法为：取微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、硫酸亚铁混合均匀，加入生物素混合均匀，再在搅拌条件下依次加入氨基酸和，继续搅拌10-20min，随后在真空或氮气状态下密封保藏。

优选地，上述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂应用于硫自养微生物快速启动的方法包括：

在待启动的生物反应器内投加高氮生活污水硫自养微生物快速启动促进剂，在生物反应器中进行驯化，当污泥浓度持续稳定，且总氮去除率均达到80％以上时，结束培养过程，即完成了硫自养微生物群落的驯化启动。

优选地，所述启动生物反应器的条件为：接种的污泥浓度(MLSS)为6000-9000mg/L，培养液总氮浓度为200-900mg/L，培养过程中溶解氧浓度为0.2-0.3mg/L；所述污泥浓度持续稳定，指污泥浓度稳定保持在3700mg/L左右。

优选地，所述生物反应器启动驯化，启动过程控制温度为15-35℃，pH为7-9。

有益效果

本发明的有益效果在于：

本发明提供的高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂，能够达到加快高氮环境下硫自养系统启动速率、提高系统脱氮效率的效果。

本发明通过硫酸亚铁与柠檬酸等物质有效的转化了亚硝态氮的形态进而改善了硫自养微生物的生存环境，使得亚硝态氮对硫自养微生物抑制效果降低。

本发明通过混合氨基酸、微量元素等物质产生了联合作用，促进了硫自养微生物的活性，加快了硫自养微生物对底物的分解。

同时，本发明的及时方案取得了非常优异的技术效果；本发明的高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂制备工艺简单、成本低廉、使用方便；本发明的高氮环境下硫自养微生物快速启动促进剂对环境无二次污染。

本发明提供的快速启动促进剂应用于高氮环境下的硫自养微生物快速启动驯化，解决了高氮环境下硫自养微生物生殖代谢缓慢的问题，以及高氮环境下硝酸盐无法高效去除的问题。区别于一些传统的快速启动方法中使用的快速启动促进剂的分步使用，甚至每一步之间还包括复杂的对反应器的调整工作，本发明提供的快速启动促进剂，直接一步加入即可，启动快，使用简便，使用成本低。

附图说明

图1为实施例及对比例出水总氮柱形图；

图2为实施例及对比例总氮去除率对比图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。

为了更好的说明本发明，下面结合本发明实施实例，对本发明的技术方案进行清楚完整地描述。

下面提供具体实施实例，并对采用本发明的硫自养微生物快速启动促进剂的效果进行评价。

实施例1一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，包括氨基酸、硫酸亚铁、微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、生物素。

所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括氨基酸30份、硫酸亚铁40份、微量元素10份、焦葡萄酸钠20份、柠檬酸20份、生物素20份。

所述氨基酸包含脯氨酸和天冬氨酸。

柠檬酸的质量是脯氨酸质量的3倍。

所述微量元素中包括镁盐、锌盐、钴盐、钼酸盐。

所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：13:36:20:20。

所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂的制备方法为：取微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、硫酸亚铁混合均匀，加入生物素混合均匀，再在搅拌条件下依次加入氨基酸和，继续搅拌10-20min，随后在真空或氮气状态下密封保藏。

实施例2一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，包括氨基酸、硫酸亚铁、微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、生物素。

所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括氨基酸90份、硫酸亚铁40份、微量元素20份、焦葡萄酸钠20份、柠檬酸60份、生物素90份。

所述氨基酸包含脯氨酸和天冬氨酸。

柠檬酸的质量是脯氨酸质量的6倍。

所述微量元素中包括镁盐、锌盐、钴盐、钼酸盐。

所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：35:22:15:29。

所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂的制备方法为：取微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、硫酸亚铁混合均匀，加入生物素混合均匀，再在搅拌条件下依次加入氨基酸和，继续搅拌10-20min，随后在真空或氮气状态下密封保藏。

对比例1一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂

与实施例2的区别在于：按下表质量比例取促进剂组分：

实施例3一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂

与实施例2的区别在于：按下表质量比例取促进剂组分：

效果评价：取实施例1-3、对比例1制备的高氮生活污水中耐低温硫自养微生物活化剂分别进行以下试验：

1、实验材料

水样1取自安徽省某高速公路污水处理站好氧段出水(采样时间2020年9月25日)，进行装瓶记录，取缺氧池污泥装瓶记录。TN：280mg/L温度18℃

2、实验设计

取3个500ml烧杯，加入一定量自制硫自养填料，并加入一定量污泥与待处理污水，调节混合液悬浮固体浓度值，使其维持在3000mg/L；1号烧杯作为空白组，不添加促进剂，添加2g蒸馏水；2号烧杯添加实例配方硫自养微生物快速启动促进剂2g；3号烧杯添加实例配方硫自养微生物快速启动促进剂2g。充分搅拌烧杯，使污泥与促进剂均匀混合，维持烧杯内溶解氧在0.3mg/L，连续运行24h，每隔4h，取上清液过滤，测定总氮值。

不同实验组总氮数据(以实施例3和对比例1为例)如附图所示：

由图1、图2可知，实施例3与对比例1相比，24h水体停留时间内，总氮去除效果最好的为实施例3的配方，出水总氮由280mg/L降低至145mg/L，总氮去除率为48％(实施例1出水总氮由277mg/L降低至152mg/L，总氮去除率为45％；实施例2出水总氮由283mg/L降低至150mg/L，总氮去除率为47％)；空白对照组出水总氮由280mg/L降低至266mg/L，总氮去除率为5％，其去除效果低于添加硫自养微生物快速启动促进剂配方的实例组。按最终总氮去除效果排列，顺序为实施例3＞对比例1＞对照组。

实施例3硫自养微生物快速启动促进剂对污水总氮去除率作用明显。总氮去除率由未添加时5％提升至48％。分析表明，添加硫自养微生物快速启动促进剂，对整体硫自养系统促进效果明显，加快系统启动速度。

结果显示：

柠檬酸添加量只为脯氨酸的3倍左右时，效果却与添加量达7倍时相当甚至略好。这可能是因为使用本发明的技术方案，各添加物间产生了联合作用。

以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：包括、氨基酸、硫酸亚铁、微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、生物素。

2.根据权利要求1所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括

氨基酸30-90份、硫酸亚铁10-40份、微量元素10-60份、焦葡萄酸钠5-20份、柠檬酸20-50份、生物素20-90份。

3.根据权利要求1所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂中各组分，按质量份数计，包括

氨基酸30-90份、硫酸亚铁35-40份、微量元素10-20份、焦葡萄酸钠15-20份、柠檬酸20-60份、生物素20-90份。

4.根据权利要求1所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述氨基酸包含脯氨酸和天冬氨酸。

5.根据权利要求4所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述氨基酸中，脯氨酸与天冬氨酸的质量比为(2-5):(9-13)。

6.根据权利要求5所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述柠檬酸的质量是脯氨酸质量的3-6倍。

7.根据权利要求1所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述微量元素中包括、镁盐、锌盐、钴盐、钼酸盐、。

8.根据权利要求7所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：(13-44):(13-37):(10-40):(9-29)。

更优选地，所述微量元素中，Mg²⁺、Zn²⁺、Co³⁺、MoO₄ ^2-、的摩尔比为：(35-44):(13-22):(10-15):(21-29)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂的制备方法为：取微量元素、焦葡萄酸钠、柠檬酸、硫酸亚铁混合均匀，加入生物素混合均匀，再在搅拌条件下依次加入氨基酸和，继续搅拌10-20min，随后在真空或氮气状态下密封保藏。

10.根据权利要求1-8任一项所述的高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂，其特征在于：所述高氮生活污水中硫自养微生物快速启动促进剂应用于硫自养微生物快速启动的方法包括：

在待启动的生物反应器内投加高氮生活污水硫自养微生物快速启动促进剂，在生物反应器中进行驯化，当污泥浓度持续稳定，且总氮去除率均达到80％以上时，结束培养过程，即完成了硫自养微生物群落的驯化启动。

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