專利名稱：硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化耦合除硫脫氮的廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化耦合除硫脫氮的廢水處理方法。具體是在厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)中培養(yǎng)馴化硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化耦合特性的厭氧顆粒污泥。
背景技術(shù)：
隨著我國輕工、制藥、石化等行業(yè)的快速發(fā)展，造成許多工業(yè)廢水中存在含氮污染物(主要是氨氮)和含硫污染物(主要是硫酸鹽)。在這些廢水的生物處理中，氨氮可被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，硫酸鹽則可被轉(zhuǎn)化為硫化物。在廢水排放前如何對上述二次污染物進(jìn)行深度處理是十分迫切的問題。
生物氧化脫硫工藝多采用無色硫細(xì)菌或光合硫細(xì)菌去除硫化物，因其負(fù)荷低，單質(zhì)硫黏附于細(xì)胞表面難以分離等問題而限制其實(shí)際工程應(yīng)用。生物脫氮最常用的方法是A/0或A2/0工藝，工藝和操作相對復(fù)雜，而且經(jīng)常需要額外投加有機(jī)物如甲醇以便進(jìn)行異養(yǎng)反硝化，這無疑會增加工程運(yùn)行成本；以氨作為亞硝酸鹽反硝化的無機(jī)物電子供體的厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)自養(yǎng)脫氮反應(yīng)，由于可以大幅度節(jié)省好氧氨氧化的動力消耗和反硝化碳源，是近幾年在生物脫氮領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。厭氧氨氧化反應(yīng)需要亞硝酸鹽的供給，都要求較高的操作控制；另一方面，過高濃度的亞硝酸鹽本身存在對厭氧氨氧化微生物的毒性作用，這都不利于厭氧氨氧化工藝在實(shí)際中的推廣和應(yīng)用。研究證明，一些微生物能夠以硝酸鹽為電子受體將硫化物氧化成單質(zhì)硫和硫酸鹽。以此為依據(jù)，可研發(fā)同步生物脫氮除硫工藝，實(shí)現(xiàn)對硫化物和硝酸鹽的同時去除。而且，若將硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化相耦合，進(jìn)而加大對廢水中氨氮的去除率，更是很有吸引力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)展廢水同步脫氮除硫工藝，提出硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化耦合除硫脫氮的處理方法。先利用硫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌，將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時硫化物氧化為單質(zhì)硫；之后亞硝酸鹽與氨氮在厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下自養(yǎng)脫氮，生成氮?dú)?。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案
選擇EGSB反應(yīng)器、接種異養(yǎng)生物性顆粒(產(chǎn)甲烷菌或者反硝化菌)、溫度控制在35°C、逐步馴化具有硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化耦合特性的厭氧顆粒污泥。首先用低COD濃度廢水啟動EGSB反應(yīng)器；之后，通過以亞硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，先在反應(yīng)器中富集厭氧氨氧化細(xì)菌；再之，以硫化物、硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，逐步富集硫自養(yǎng)反硝化菌，并通過控制硫化物與硝酸鹽之間的比例(即硫氮摩爾比)來制導(dǎo)反應(yīng)類型，控制產(chǎn)物為硫單質(zhì)與亞硝酸鹽，以實(shí)現(xiàn)與厭氧氨氧化的耦合。最終得到這樣一個顆?；勰嗟奈⑸鷳B(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)硫自養(yǎng)反硝化菌主要分布于顆粒污泥表層，厭氧氨氧化菌集中在顆粒污泥中心部位，這些功能微生物將具有各自有利的微生態(tài)環(huán)境，有利于它們之間協(xié)同作用的充分發(fā)揮。反應(yīng)器選擇選擇EGSB反應(yīng)器，相對于UASB反應(yīng)器，其內(nèi)部液體高的上升流速強(qiáng)化了廢水與微生物之間的接觸，易于菌種的富集與培養(yǎng)。接種方式在EGSB反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧顆粒污泥。有研究表明類似Anammox和硫反硝化這種自養(yǎng)型微生物更容易附著在產(chǎn)甲烷菌顆?；虍愷B(yǎng)脫氮微生物顆粒上，而且投加粒度小的生物性顆粒比表面積更大，能夠維持更高的活性污泥濃度，進(jìn)而達(dá)到快速富集與增殖的目的；同時由于反應(yīng)器內(nèi)部局部微生物的密集存在，氧濃度的傾斜使微生物所需厭氧環(huán)境能夠被保持，維持微生物高的活性。啟動方式首先用低COD濃度廢水啟動EGSB反應(yīng)器；之后，通過以亞硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，先在反應(yīng)器中富集厭氧氨氧化細(xì)菌；再之，以硫化物、硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，逐步富集硫自養(yǎng)反硝化菌，并通過控制硫化物與硝酸鹽之間的比例(硫氮摩爾比為I I. 5)來制導(dǎo)反應(yīng)類型(+ NO; +Hp —>S' +ΝΟ; + 7Ω1Γ )，控制產(chǎn)物為硫單質(zhì)與亞硝酸鹽，以
實(shí)現(xiàn)與厭氧氨氧化的耦合。在啟動過程中，通過控制進(jìn)水碳氮比在1-2之間，限制異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的增殖，在此條件下，S2—氧化為單質(zhì)硫的速率要高于醋酸鹽氧化速率，之后生成的亞硝酸氮繼續(xù)還原為氮?dú)猓瑫r發(fā)生的氨氧化速率高于醋酸鹽繼續(xù)氧化為CO2的速率，可以實(shí)現(xiàn)對異養(yǎng)反硝化的控制。本發(fā)明具有如下優(yōu)勢
通過硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化耦合協(xié)同作用，可加大對原廢水中氨氮的去除，有助于減輕后續(xù)硝化階段氨氮負(fù)荷，經(jīng)濟(jì)性明顯；耦合作用及單質(zhì)硫回收條件可以實(shí)現(xiàn)，使得本項(xiàng)目研究結(jié)果易于在實(shí)際中推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
反應(yīng)器選擇選擇EGSB反應(yīng)器。接種方式在EGSB反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧顆粒污泥。在膨脹顆粒污泥床內(nèi)，接種粒度小的異養(yǎng)生物性顆粒產(chǎn)甲烷菌或反硝化菌，自養(yǎng)型微生物附著在異養(yǎng)微生物顆粒上，進(jìn)而快速富集與增殖。啟動方式首先用低COD濃度廢水啟動EGSB反應(yīng)器；之后，通過以亞硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，先在反應(yīng)器中富集厭氧氨氧化細(xì)菌；再之，以硫化物、硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，逐步富集硫自養(yǎng)反硝化菌，并通過控制硫化物與硝酸鹽之間的比例(硫氮摩爾比為I)來制導(dǎo)
反應(yīng)類型—)，控制產(chǎn)物為硫單質(zhì)與亞硝酸鹽，以實(shí)現(xiàn)與
厭氧氨氧化的耦合。在啟動過程中，通過控制進(jìn)水碳氮比為1，限制異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的增殖，在此條件下，S2一氧化為單質(zhì)硫的速率要高于醋酸鹽氧化速率，之后生成的亞硝酸氮繼續(xù)還原為氮?dú)?，同時發(fā)生的氨氧化速率高于醋酸鹽繼續(xù)氧化為CO2的速率，可以實(shí)現(xiàn)對異養(yǎng)反硝化的控制。實(shí)施例2
反應(yīng)中硫氮摩爾比為I. 5，碳氮比為2，其他條件同實(shí)施例I?！?br> 權(quán)利要求
1.一種硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化耦合除硫脫氮的廢水處理方法，其特征在于在厭氧條件下利用硫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌，將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時硫化物氧化為單質(zhì)硫；之后亞硝酸鹽與氨氮在厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下自養(yǎng)脫氮，生成氮?dú)狻?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在膨脹顆粒污泥床內(nèi)，接種粒度小的異養(yǎng)生物性顆粒，自養(yǎng)型微生物附著在異養(yǎng)微生物顆粒上，進(jìn)而快速富集與增殖。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的異養(yǎng)生物性顆粒為產(chǎn)甲烷菌或反硝化菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于硫自養(yǎng)反硝化菌主要分布于顆粒污泥表層，厭氧氨氧化菌集中在顆粒污泥中心部位，這些功能微生物將具有各自有利的微生態(tài)環(huán)境。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于維持硫化物與硝酸鹽氮之間的摩爾比為I I. 5之間，控制產(chǎn)物為硫單質(zhì)與亞硝酸鹽，以實(shí)現(xiàn)與厭氧氨氧化的耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于維持進(jìn)水碳氮比在I 2之間，限制異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的增殖。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于維持反應(yīng)溫度在25 35°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化耦合除硫脫氮的廢水處理方法，該方法在厭氧條件下利用硫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌，將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時硫化物氧化為單質(zhì)硫；之后亞硝酸鹽與氨氮在厭氧氨氧化細(xì)菌的作用下自養(yǎng)脫氮，生成氮?dú)?。選擇EGSB反應(yīng)器、接種異養(yǎng)生物性顆粒產(chǎn)甲烷菌或者反硝化菌、溫度控制在25～35℃之間。逐步馴化具有硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化耦合特性的厭氧顆粒污泥,首先用低COD濃度廢水啟動EGSB反應(yīng)器；之后，通過以亞硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，先在反應(yīng)器中富集厭氧氨氧化細(xì)菌；再之，以硫化物、硝酸鹽與氨氮為進(jìn)水，逐步富集硫自養(yǎng)反硝化菌，并通過控制維特硫化物與硝酸鹽氮之間的比例,即硫氮摩爾比來制導(dǎo)反應(yīng)類型，控制產(chǎn)物為硫單質(zhì)與亞硝酸鹽，以實(shí)現(xiàn)與厭氧氨氧化的耦合。通過對反應(yīng)底物與工藝條件的調(diào)控實(shí)現(xiàn)硫自養(yǎng)反硝化與厭氧氨氧化的耦合，本發(fā)明發(fā)展了生物同步除硫脫氮工藝，為含硫氮廢水的處理提供新方法。
文檔編號C02F3/28GK102923853SQ20121043792
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者李軍, 陳索雅, 陳東寧 申請人:沈陽建筑大學(xué)