CN116395861A - 活性自维持液体反硝化含菌材料及其制法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性自维持液体反硝化含菌材料，属废水生物脱氮技术领域。该含菌材料包括混合菌液、含硫材料、含铁材料、胶体材料、植物纤维粉、微量元素；该混合菌液含有泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH‑B.0026。该材料能够快速去除低碱度无盐或高盐含氮废水中的硝酸盐和亚硝酸盐，实现多元电子协同的自平衡，无需补加任何碳源即实现总氮的脱除，脱氮效率高，耐盐能力强，应用成本低，应用不受原系统自身碳源含量的影响，可投加至任何反硝化系统中，使用简单、应用工艺范围广，可实现极限脱氮，适用于各种无盐或高盐含氮废水的处理。

Description

活性自维持液体反硝化含菌材料及其制法与应用

技术领域

本发明涉及废水生物脱氮技术领域，具体涉及液一种活性自维持液体反硝化含菌材料、制备方法及其应用。

背景技术

硝酸盐引起的总氮污染问题是世界性的环保问题。各地立法组织纷纷出台相应法律规定，对水体中硝酸盐含量进行严格限定。我国也不断提高城镇污水和工业废水处理的总氮排放标准。在低碳减排“碳达峰”、“碳中和”趋势下，大多C/N较低的污水处理厂仍主要靠投加大量的碳源实现TN的脱除，既不符合绿色环保发展理念，又导致一系列的负面作用，如产生大量污泥处置成本和二次污染风险，尾水碳超标等。同时污水处理厂普遍存在尾水总氮不达标的问题。研究开发低碳甚至无碳的自养反硝化深度脱氮技术，是针对上述问题研究的热点。

投加碳源的反硝化技术是常用技术，但自养反硝化或自养-异氧协同反硝化技术因其应用材料具有一定局限性目前未有未大规模推广应用。但国内外已有的自养反硝化技术，多集中在各种滤料、配套滤池设备和填料。反硝化滤料多采用高温手段将硫磺熔融成液态，再与其他物料高温混合造粒成滤料颗粒，大量的研究表明，硫基自养反硝化复合滤料反硝化速率和负荷与其接触表面积成正相关，为了提高反应效能，研究人员在滤料的尺寸、造孔工艺等提高表面积方面做了很多的工作。如公开号CN114644397A公开了一种多孔且高强度的自养异养协同反硝化复合脱氮滤料及其制备方法；如公开号CN110104760B，公开了采用化学或物理发泡的方法，对硫磺、碳酸盐的热熔融物进行发泡造孔，冷却后在滤料表面和内部形成大量的孔隙的方法。

自养反硝化填料常见的为发泡填料、填料球等。如CN112499759B公布了一种脱氮除磷发泡填料及其制备方法，通过高温高压超临界发泡工艺进行发泡制备脱氮除磷发泡填料，孔隙结构发达，能深度脱除污水中的氮磷。CN111137973A公布了一种厘米级大小的铁基和硫基脱氮功能的无纺布填料球。

滤料或填料均存在制作工序复杂且多数采用高温高压危险系数大的问题；材料接触表面积有限，虽有很多改变粒径或空隙的方法在一定程度上提高接触面积的，但是同时还带来诸如强度不足、颗粒小易流失、堵塞滤池等问题；并且滤池本身利旧率低，设备要求高、投资成本高、滤料一次投加量大，长期运行滤料表面易结垢等问题导致很多项目难以长期使用，工程应用范围狭窄等。因此开发一种投加简单，应用场景广泛，不受设备限制，直接应用于现有反硝化系统的自养反硝化技术材料是根本上解决技术弊端的一种有效手段。

CN111056633A公布了一种液体硫源和固体硫源自养反硝化脱氮方法和自养反硝化池，液体硫离子-固体硫单质传质更充分，解决了传统的传质问题和采用异养自养协同反硝化可能存在的自养菌群繁殖慢被替代导致系统无法长期持久性维持的问题。但是，该技术应用需要一定的设备改造，且固体硫源床成分是损耗部分，固定安装在池体，补充更换均不易操作，溶液状态部分的硫源也存在流失风险，且需要补加碱度，高盐环境的适用性未知。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种活性自维持液体反硝化含菌材料，该材料可广泛应用于0-15％的低碱度含盐低碳甚至无碳的生化系统，高效脱除硝态氮和亚硝态氮代表的总氮，无须额外补加碳源，无需补加碱度，无需增添构筑物，投加简单，能够快速补充和富集土著自养反硝化菌群，实现异养与自养反硝化协同共存，使废水总氮低成本达标排放。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种活性自维持液体反硝化含菌材料，其特点是，该反硝化含菌材料包含以下质量比成份：

混合菌液100-200份； 含硫材料150-300份；

含铁材料10-100份； 胶体材料15-30份；

植物纤维粉30-150份； 微量元素0.6-6份；

所述的混合菌液包含：保藏编号为CGMCC NO:22565的泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026发酵液50-100份，脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)菌液30-80份，脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)菌液30-80份，褐色纤发菌(Leptothrix)菌液10-50份。每种菌液的活菌数均＞1×10⁹cfu/ml，且OD600值＞2。

以上所述的本发明菌液中，进一步优选的技术方案是：

所述含硫材料该材料包含多硫化钠50-100份、微米或纳米级硫铁矿粉末50-100份、硫代硫酸盐40-80份和多硫化钙10-20份；含铁材料包含微米或纳米级菱铁矿石粉末2-10份、铁粉末2-10份和硫酸亚铁5-50份。胶体物质包含大豆蛋白胶体5-10份、淀粉液溶胶5-10份和黄原胶5-10份；植物纤维粉包含玉米粉10-50份、酵母抽提物10-50份和腐殖酸钾10-50份。微量元素包含MnCl₂·7H₂O 0.1-1份，H₃BO₃ 0.1-1份，CoCl₂·6H₂O 0.1-1份，CuCl₂·6H₂O 0.1-1份和Na₂Mo₄·2H₂O 0.1-1份。

本发明还公开了一种如以上技术方案所述的活性自维持液体反硝化含菌材料的制备方法，其特点是：含硫材料、含铁材料、胶体材料、微量元素按质量配比混合并完全分散后，边搅拌边加入相关质量配比的植物纤维粉，搅拌0.5-1h后即制备成液体反硝化含菌材料。

本发明还公开了以上所述的活性自维持液体反硝化含菌材料或者以上技术方案所述的方法制得的活性自维持液体反硝化含菌材料的应用：所述的应用将活性自维持液体反硝化含菌材料用于低碱度无盐或高盐含氮废水中的硝酸盐和亚硝酸盐的去除。

以上应用中，废水碱度＜400mg/L、以NaCl计盐度≤15％；该反硝化含菌材料采用直接投加至活性污泥系统、生物填料系统、生物滤池系统或者其它用于生物反硝化的系统中应用；投加量为，反硝化含菌材料：总氮＝3-20:1。反硝化系统适用工艺为A/O、氧化沟、A2/O、水解酸化，多级厌氧/缺氧或者反硝化生物滤池。

本发明中，泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026的16SrRNA序列长度为1359bp，基因序列及系统发育分析树见附图1。该保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC NO:22565。

本发明的活性自维持液体反硝化含菌材料能够应用于废水碱度＜400mg/L、废水盐度≤15％(以NaCl计)的低碱度无盐或高盐含氮废水中的硝酸盐和亚硝酸盐的去除，无需补加碳源及碱度，硝酸盐和亚硝酸盐去除过程是以多元电子协同的自平衡微生物低碳或无碳代谢耦合来实现。

本发明所述的活性自维持液体反硝化含菌材料，投加量为材料：总氮＝3-20:1，投加到盐度≤15％的任何低碱度碳源不足或无碳的反硝化脱氮系统，去除以硝态氮和亚硝态氮代表的总氮，可极限脱氮将总氮去除至1mg/L，同等成本下相比以葡萄糖为碳源的异养反硝化，自养反硝化TN处理负荷提升25％以上。应用于市政废水脱总氮，相比乙酸钠为外加碳源时，成本节约20％以上。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果包括：

(1)本发明的材料能够快速去除低碱度无盐或含盐含氮废水中的硝酸盐和亚硝酸盐及碱度，无需补加任何碳源即实现总氮的脱除，传质效率高，可实现极限脱氮，应用不受原系统自身碳源含量的影响。

(2)本发明的活性自维持液体反硝化含菌材料引入多元电子供体有效平衡脱氮过程的酸碱度，有效促进多元微生物的代谢偶合作用；

(3)本发明的材料含有反硝化菌群，加入系统之后，能够快速实现系统的启动和过渡，实现脱氮反应过程的自激活，加速脱氮反应进程；

(4)材料生产过程不涉及高温高压，危险性小易操作，制备成均质流态液体材料，可在多种工程场景直接投加使用，无需构筑物改造，节省投资成本；

(5)活性自维持液体反硝化含菌材料自带电荷，可耦合多元生物电子载体，快速与活性污泥、多种生物填料、多孔滤池载体等载体物质结合，有效防止流失，同时可供菌群附载，有效避免自养异养共存时，自养菌群难竞争过异养菌群，导致自养菌群流失效能减弱现象。

(6)本发明耦合嗜盐耐盐反硝化菌和耐盐材料，可在0-15％盐度下进行自养反硝化深度脱氮，目前在自养反硝化技术领域尚没有该耐盐性能报道，与现有技术相比属于国内外领先水平。

(7)本发明用于尾水深度脱氮可有效避免尾水脱氮时有机物的二次污染，产泥率低，材料廉价环保，突破高效低成本深度脱氮的技术瓶颈和工程难题。

附图说明：

图1是泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026与已知模式菌基于16SrRNA的最大简约法构建的系统发育树图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的内容，结合具体实施例进一步阐明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例。

实施例1，反硝化菌群富集

菌源样品海洋污泥，经1％盐水反复清洗5次，去除残留COD，经测定上清液COD＜10mg/L。

配置自养反硝化培养液：每升含KNO₃ 0.5g/L，多硫化钠0.5g/L、硫铁矿粉末0.2g/L、硫代硫酸钠0.2g/L、多硫化钙0.2g/L、菱铁矿石粉末1g/L、铁粉末0.5g/L、硫酸亚铁0.3g/L、Na₂CO₃ 0.5/L、NaCl 1％、微量元素液10mL，pH8-9。微量元素液(1000mL)：MnCl₂·7H₂O0.05g/L，H₃BO₃ 0.05g/L，CoCl₂·6H₂O 0.2g/L，CuCl₂·6H₂O 0.05g/L，Na₂Mo₄·2H₂O 0.05g/L，水1L。

配置异氧反硝化培养液：NaCl 10％、甘油0.25mL/L、葡萄糖0.25g/L、甲醇0.05mL/L、蛋白胨0.25g/L、牛肉膏0.15g/L、KNO₃0.5g/L，pH7.0-8.0。

采用缺氧反应器中加入一半体积的反硝化培养液，将清洗好备用的耐盐反硝化浓缩污泥接入反应器中，补清水至系统MLSS3000-5000mg/L浓度，开启设备搅拌，控制溶氧＜0.5mg/L，15-37℃培养8-48h，测定硝态氮和亚硝态氮含量均＜1mg/L时，说明反硝化完全，停止搅拌，沉降2h，弃去上清液一半，继续补加反硝化培养液一半后，开启搅拌反应，如此条件下重复10次以上，反应时间逐渐缩短至8h内，出水硝态氮和亚硝态氮含量均1mg/L，表明反硝化菌群富集成功。

实施例2，菌种分离鉴定

将实施例1中富集培养的两种反硝化菌富集液，进行梯度稀释后划线或涂布分离；

自养反硝化固体分离培养基：每升含KNO₃ 0.4g/L，多硫化钠2g/L、硫铁矿粉末0.5g/L、硫代硫酸钠0.3g/L、多硫化钙0.2g/L，菱铁矿石粉末0.5g/L、铁粉末0.5g/L、硫酸亚铁0.5g/L，Na₂CO₃ 0.5g/L，NaCl 20g/L、微量元素液10mL，pH8-9，琼脂粉20g。微量元素液(1000mL)：MnCl₂·7H₂O 0.05g/L，H₃BO₃ 0.05g/L，CoCl₂·6H₂O 0.2g/L，CuCl₂·6H₂O 0.05g/L，Na₂Mo₄·2H₂O 0.05g/L，煮沸充分溶解琼脂，倒制平板培养基备用。

异氧反硝化固体分离培养基：甘油0.25mL/L；葡萄糖0.25g/L；甲醇0.5mL/L；甲胺0.2mL/L；苯酚0.1g/L；乙酸钠0.25mL/L；柠檬酸三钠0.25g/L；酵母粉0.8g/L；蛋白胨1.6g/L；牛肉膏1.6g/L；K₂HPO₄·3H₂O 1.0g/L；KH₂PO₄ 0.1g/L；KNO₃ 0.4g/L；NaCl 20g/L；Na₂SO₄20g/L，微量元素10ml/L，pH为7.5～8.0，琼脂20g/L。

将梯度稀释后的两种反硝化菌液在生物安全柜中涂布至固体平板上，放置于培养箱37℃下培养2-5d，待长出菌落后，挑取单菌落划线分离纯化，直至平板中的菌呈单菌种。

分离获得的单菌株送至中国农业微生物菌种保藏中心进行菌种鉴定。从异氧反硝化富集液中分离的单菌株鉴定为泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026。

实施例3，混合菌液的制备

(1)泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026菌液发酵培养液：甘油0.25mL/L；葡萄糖0.25g/L；甲醇0.5mL/L；甲胺0.2mL/L；苯酚0.1g/L；乙酸钠0.25mL/L；柠檬酸三钠0.25g/L；酵母粉0.8g/L；蛋白胨1.6g/L；牛肉膏1.6g/L；K₂HPO₄·3H₂O 0.5g/L；KNO₃0.4g/L；NaCl 20g/L；Na₂SO₄ 20g/L，微量元素10ml/L，微量元素10ml/L，pH为7.5～8.0。

(2)脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)菌液发酵培养液：KNO₃ 0.4g/L，多硫化钠1.5g/L、硫铁矿粉末0.5g/L、硫代硫酸钠0.3/L、多硫化钙0.2g/L，硫酸亚铁0.3/L，Na₂CO₃ 0.5g/L，NaCl 20g/L，微量元素10ml/L，pH为7.5～8.5。

(3)脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)菌液发酵培养液：KNO₃ 0.4g/L，多硫化钠0.5g/L、硫铁矿粉末0.3g/L、硫代硫酸钠0.3/L，硫酸亚铁0.3/L，Na₂CO₃ 1g/L，NaCl20g/L，微量元素10ml/L，pH为8.0～8.5。

(4)含铁嘉芪菌(Gallionella ferruginea)菌液发酵培养液：KNO₃0.4g/L、多硫化钙0.2g/L、硫铁矿粉末0.2g/L、菱铁矿石粉末1.5g/L、铁粉末1g/L、硫酸亚铁0.5/L，Na₂CO₃1g/L，NaCl 20g/L，微量元素10ml/L，pH为8.0～8.5。

(5)上述培养基分别装入500ml的三角瓶中，分别接种泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026、脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、含铁嘉芪菌(Gallionella ferruginea)后在35℃条件下培养。培养48h后转接至1L培养瓶中，培养48h后再次进行转接至5L培养容器中，培养至OD600达到＞2。

本实施例中，脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、含铁嘉芪菌(Gallionella ferruginea)均从中国农业微生物菌种保藏中心购买。

(6)再将种子液进一步放大到100L发酵罐培养24-48h，培养温度为35℃、搅拌速度为100rpm，溶解氧为2.0～4.0mg/L。发酵罐中菌液OD600达到2以上完成各制备。

(7)将泰坦尼克盐单胞菌(Halomonas titanicae)LH-B.0026的菌液80份、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)菌液50份、脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)菌液50份、褐色纤发菌(Leptothrix)菌液20份混合后即得到混合菌液。

实施例4，液体自养反硝化含菌材料制备

将多硫化钠100份、硫铁矿粉末100份、硫代硫酸盐50份、多硫化钙10份、菱铁矿石粉末5份、铁粉末5份、硫酸亚铁5份、大豆蛋白胶体8份、淀粉液溶胶8份、黄原胶8份、MnCl₂·7H2O 0.1份、H₃BO₃ 0.1份、CoCl₂·6H₂O 0.1份、CuCl₂·6H₂O 0.1份、Na₂Mo₄·2H₂O0.1份按照质量配比加入湿磨设备中，加入50％的水，搅拌均匀后，研磨30-60min，物料过1000目筛，通过率95％以上，粒径＜15微米。研磨好的物料泵入搅拌罐，将实施例3制备的混合菌液加入搅拌罐后搅拌60min分散混合均匀后，在搅拌罐中加入玉米提取物10份、酵母抽提物20份、糖蜜20份、腐殖酸钾20份、黄腐酸钾20份、玉米芯粉50份，搅拌分散混合均匀，活性自维持液体反硝化含菌材料制备完成。

实施例5，液体自养反硝化含菌材料反硝化能力试验

配制75mg/L的硝态氮基础溶液。取普通活性污泥，反复清洗5次以上除去污泥中COD、氮元素等残留后备用。准备3个1L的搅拌装置，每个装置分装清洗好的活性污泥200ml，硝态氮基础溶液400ml，有效体积共600ml。体系污泥浓度约3000mg/L，硝态氮浓度50mg/L，pH7.5。

试验设置1#为对照组，投加碳源进行反硝化，2#为试验组，投加液体自养反硝化材料进行反硝化，不再额外投加碳源。碳源及液体反硝化含菌材料与硝态氮的比值均为8:1。两个装置设置转速200r/min，恒温28±0.5℃。每日换水，过程不调节pH

试验结果如表1所示(TN值为硝态氮+亚硝态氮值)：对照组随着试验次数的增加，反硝化效果逐渐降低，主要是因为投加的碳源逐渐用于菌的生长，而用于异养反硝化的碳源逐渐减少。而实验组随着活性自维持液体反硝化含菌材料的投加，反硝化效率逐渐升高，且水中的pH无明显变化，说明液体反硝化含菌材料脱氮效果良好，且能够平衡酸碱度。

表1：液体反硝化含菌材料反硝化功能试验数据

实施例6，耐盐反硝化性能试验

试验既考察液体自养反硝化含菌材料的耐盐性能，同时又考察耐盐的同时反硝化脱氮性能。

配制75mg/L的硝态氮基础溶液。取普通非耐盐异养反硝化活性污泥(某市政污水处理厂缺氧池污泥，耐盐度＜2％)，自来水反复清洗5次以上除去污泥中cod、N元素残留浓缩备用。准备2个500ml三角瓶，每个三角瓶分装浓缩活性污泥200ml，硝态氮基础溶液400ml，有效体积共600ml，体系污泥浓度约3000mg/L，硝态氮浓度50mg/L。外加氯化钠补充盐度，从1％盐度开始，并按照1％的盐度梯度逐渐提升至15％及以上。

试验设置一组平行，按照液体自养反硝化含菌材料与总氮比值10:1进行投加，不再额外投加碳源。

装置设置转速200r/min，恒温28±0.5℃，硝态氮完全去除后，再换补加氯化钠的硝态氮基础溶液400ml，盐浓度比上一梯度提升1％，按照上述步骤重复至反硝化效能降低为止。

试验结果如表2所示(TN值为硝态氮+亚硝态氮值)：随着盐度的提高，投加液体反硝化含菌材料均能将总氮去除，当盐度提升到16％时，反应95h仍有亚硝酸盐累积，说明该盐度抑制亚硝酸盐继续转化为氮气，因此，液体反硝化含菌材料可在≤15％氯化钠盐度下彻底完成反硝化反应。

表2：液体反硝化含菌材料耐盐反硝化性能试验数据

实施例7，液体自养反硝化含菌材料效能比对

试验收集市场上自养反硝化颗粒产品，磨粉后过筛过得微米级细度的粉剂产品，同本发明产品反硝化性能做对比。材料编号分别为0-GP、1-YS-1(本发明材料)、2-LC、3-ZC，试验方法同实施例5。

试验结果如表3所示：从低投加量开始试验，低投加量时启动速度都很慢，提高投加比例后，0-GP和1-YS-1(本发明材料)启动速度较快，1-YS-1启动后TN去除率95％，后逐渐提升到99％以上；3-ZC随后启动，，但是2-LC始终没有明显的启动迹象。随着物料投加比例的逐渐降低，0-GP系统反硝化效果逐渐降低至无效果，1-YS-1(本发明材料)和3-ZC优化至5:1的投加比例，反硝化基本稳定。四种材料比较本发明的1-YS-1材料同比启动速度更快，可极限脱氮，TN去除效果更加稳定。

实施例8，废盐资源化及盐度≥5％的高盐废水脱氮应用

高盐废水处理后结晶获得废盐，总氮(硝态氮)含量1300-1500mg/g，资源化回收难度较大。将废盐中的硝态氮完全去除后再蒸发浓缩结晶出来，可实现废盐的资源化回收利用。试验采用缺氧-絮凝工艺，缺氧池耦合脱氮生物绳填料，将废盐溶解成10-15％盐度，在缺氧池连续投加液体自养反硝化含菌材料，经过缺氧反硝化，可将150mg/L硝态氮去除至＜1mg/L，经絮凝沉淀后出来的盐水澄清透明，蒸发浓缩结晶后获得的盐达到工业盐标准。

实施例9，工业园区市政含氮废水中的应用

江苏某工业区污水处理厂二期处理规模50000m3/d左右，废水由园区生活废水和工业废水组成，水质受上游企业来水影响，波动较大，COD从几十到几百mg/L波动，TN从十几到50mg/L波动，原水C:N不能稳定满足TN脱除需求，需要额外补充大量的碳源，才能确保TN达到一级A的排放标准，处理成本高。

现场采用“水解酸化-A/O-小A/O-磁混凝-消毒”工艺，运行过程中依靠连续投加大量碳源才能维持出水总氮达标。采用本发明的活性自维持液体反硝化含菌材料投加在A池，代替原系统投加乙酸钠碳源，厌氧停留时间10h，A池停留时间6.5h，O池停留时间12.5h，原水COD180mg/L，TN浓度50mg/L，经处理A/O出水TN稳定＜15mg/L，氨氮＜1mgL，出水TOC≤12mg/L，COD≤35mg/L，达到一级A排放标准；通过优化获得在试验水质条件下，本发明的材料与去除的总氮比例为3-4，处理效果稳定；成本比投加乙酸钠碳源时节约20％以上。数据如表4所示：

表4：某工业区市政含氮废水试验数据

实施例10，材料耦合生物填料在A/O工艺应用

目前脱氮工艺以A/O工艺居多，TN基本是在A池外加碳源反硝化脱除，需要消耗大量的碳源，碳源控制不当还会造成COD负担和抑制O池硝化。试验将本发明的液体反硝化含菌材料投加在A池，材料耦合脱氮填料使用，考察材料替代外加碳源脱除TN的启动速度、运行效果和长期运行的稳定性，设置同工艺异养反硝化作比较。

试验采用连续运行，进水TN为氨氮，2％的氯化钠盐度，氨氮浓度50-100mg/L，A池投加培养的自养反硝化菌剂，搅拌控制溶氧≤0.5mg/L，生物绳挂膜培养1-2天，O池投加耐盐硝化菌剂，曝气控制溶氧2-6mg/L，生物绳挂膜培养1-2天,开始连续进水，低负荷启动后逐渐提升负荷，硝化液回流比300-600％。

两组材料均按照与总氮的比例6:1投加，对照组投加碳源为葡糖糖。维持0.2kgTN/m³.d左右负荷启动和运行，保持相同硝化液回流比。控制同成本投加量下比较两者总氮去除负荷。

(1)实验组和对照组启动、运行效果和运行稳定性比较

实验组采用液体反硝化含菌材料替代碳源，反硝化系统从启动到维持运行3个多月，材料和生物绳填料结合效果较好，出水未检测出材料残留。实验组系统可快速启动，一周左右运行稳定，正常运行反硝化段总氮基本可维持在≤5的较低水平。当进水总氮浓度提升冲击时，可快速恢复稳定。对照组氨氮去除启动速度较快，但初期有硝酸盐的积累，总氮去除一周左右稳定，但是运行1个月后，硝酸盐和亚硝酸盐开始积累，运行稳定性差。

(2)同成本实验组与对照组总氮负荷比较

进水氨氮60-68mg/L，经硝化后转为硝氮和亚硝氮，经3-6倍回流至A池反硝化，考察A池TN去除负荷。运行15日数据如表5所示：数据可见设定的碳源投加量下对照组启动速度较慢、总氮去除负荷较低，启动后运行较不稳定，且亚硝氮逐渐积累，导致TN去除负荷逐渐降低至0.05kgTN/m³.d，出水氨氮在≤8mg/L范围波动；而实验组TN去除负荷稳定在0.18kgTN/m³.d左右，A池出水总氮始终≤4mg/L，出水氨氮稳定＜1mg/L，运行稳定。

表5：实验组和对照组总氮去除负荷比较

Claims (10)

1.一种活性自维持液体反硝化含菌材料，其特征在于，该反硝化含菌材料包含以下质量比成份：

混合菌液100-200份； 含硫材料150-300份；

含铁材料10-100份； 胶体材料15-30份；

植物纤维粉30-150份； 微量元素0.6-6份；

所述的混合菌液包含：保藏编号为CGMCC NO：22565的泰坦尼克盐单胞菌(Halomonastitanicae)LH-B.0026发酵液50-100份，脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)菌液30-80份，脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)菌液30-80份，褐色纤发菌(Leptothrix)菌液10-50份；每种菌液的活菌数均＞1×10⁹cfu/ml，且OD600值＞2。

2.根据权利要求1所述的菌液，其特征在于，所述含硫材料该材料包含多硫化钠50-100份、微米或纳米级硫铁矿粉末50-100份、硫代硫酸盐40-80份和多硫化钙10-20份。

3.根据权利要求1所述的菌液，其特征在于，含铁材料包含微米或纳米级菱铁矿石粉末2-10份、铁粉末2-10份和硫酸亚铁5-50份。

4.根据权利要求1所述的菌液，其特征在于，胶体物质包含大豆蛋白胶体5-10份、淀粉液溶胶5-10份和黄原胶5-10份。

5.根据权利要求1所述的菌液，其特征在于，植物纤维粉包含玉米粉10-50份、酵母抽提物10-50份和腐殖酸钾10-50份。

6.根据权利要求1所述的菌液，其特征在于，微量元素包含MnCl₂·7H₂O 0.1-1份，H₃BO₃0.1-1份，CoCl₂·6H₂O 0.1-1份，CuCl₂·6H₂O 0.1-1份和Na₂Mo₄·2H₂O0.1-1份。

7.一种如权利要求1-6所述的活性自维持液体反硝化含菌材料的制备方法，其特征在于：含硫材料、含铁材料、胶体材料、微量元素按质量配比混合并完全分散后，边搅拌边加入相关质量配比的植物纤维粉，搅拌0.5-1h后即制备成液体反硝化含菌材料。

8.权利要求1－6中任何一项所述的活性自维持液体反硝化含菌材料或者权利要求7所述的方法制得的活性自维持液体反硝化含菌材料的应用，其特征在于：所述的应用将活性自维持液体反硝化含菌材料用于低碱度无盐或高盐含氮废水中的硝酸盐和亚硝酸盐的去除。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，废水碱度＜400mg/L、以NaCl计盐度≤15％；该反硝化含菌材料采用直接投加至活性污泥系统、生物填料系统、生物滤池系统或者其它用于生物反硝化的系统中应用，投加量为，反硝化含菌材料：总氮＝3-20:1。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，反硝化系统适用工艺为A/O、氧化沟、A2/O、水解酸化，多级厌氧/缺氧或者反硝化生物滤池。

Images