本發(fā)明涉及污水生物處理，具體涉及一種污泥基厭氧氨氧化載體及其制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、pcb工業(yè)廢水中含有高濃度的有機(jī)物、氨、無(wú)機(jī)酸堿和多種重金屬等污染物，其中氨氮廢水主要來(lái)自于蝕刻過(guò)程。該類廢水具有氨氮高，有機(jī)物濃度低，含重金屬離子等特征。采用傳統(tǒng)的硝化反硝化生化處理系統(tǒng)需要大量的曝氣、堿度和碳源投入。此外，還存在生化系統(tǒng)崩潰，排放不達(dá)標(biāo)等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2、厭氧氨氧化技術(shù)是近年來(lái)自養(yǎng)脫氮領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究之一。具有脫氮效率高，無(wú)需外加碳源，降低曝氣能耗或無(wú)需曝氣，并且剩余污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點(diǎn)。目前已有案例成功應(yīng)用于市政，發(fā)酵等領(lǐng)域的污水處理中。但是有關(guān)工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用案例較少，特別是關(guān)于pcb行業(yè)廢水的厭氧氨氧化應(yīng)用仍需進(jìn)一步研究如何實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的降本增效，節(jié)能減排的目標(biāo)。

3、目前厭氧氨氧化應(yīng)用于pcb工業(yè)廢水時(shí)仍存在一些問(wèn)題，例如，厭氧氨氧化菌自身富集緩慢，難以抵消污泥流失帶來(lái)的負(fù)面影響，以及進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較為劇烈，且進(jìn)水可能存在重金屬和硫化物等對(duì)厭氧氨氧化產(chǎn)生毒性問(wèn)題。

4、因此，針對(duì)上述厭氧氨氧化生物載體填料應(yīng)用于pcb廢水中的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)和制備一種促進(jìn)厭氧氨氧化生物載體填料啟動(dòng)的輕質(zhì)載體是重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)厭氧氨氧化生物膜的形成困難、啟動(dòng)緩慢等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的生物載體在應(yīng)用于工業(yè)廢水時(shí)容易出現(xiàn)掛膜緩慢，生物膜容易脫落，功能菌流失以及脫氮效率低等現(xiàn)象，本發(fā)明提供了一種促進(jìn)厭氧氨氧化生物載體填料啟動(dòng)的輕質(zhì)載體及其制備與應(yīng)用方法。本發(fā)明使用的厭氧氨氧化生物載體填料可以有效地保留厭氧氨氧化菌，并且形成良好的微生物群落生態(tài)以抵御外界的不利因素。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種污泥基厭氧氨氧化載體的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將干污泥置于zncl2、koh混合溶液中浸漬活化，取出，干燥后置于管式爐中熱解，熱解后洗滌、干燥得到污泥炭；

5、(2)將氯化血紅素與所述污泥炭加入溶劑中，攪拌，干燥后置于管式爐中焙燒，制得鐵卟啉修飾的污泥炭，記為hemin@sac；

6、(3)將羧甲基纖維素、聚乙烯醇、eps溶于水中得到粘合劑；然后將所述hemin@sac分散在粘合劑中，攪拌得到混合濕物料；最后加入聚氨酯海綿進(jìn)行擠壓揉合，取出，烘干后得到所述污泥基厭氧氨氧化載體。

7、本發(fā)明中，所述hemin@sac作為功能位點(diǎn)，可促進(jìn)厭氧氨氧化生物膜形成和降低氧化還原反應(yīng)活化能；所述粘合劑是一種親水性粘合保護(hù)劑，具有削減重金屬毒害的作用；所述聚氨酯海綿作為輕質(zhì)骨料，為生物膜提供支撐。

8、本發(fā)明中的干污泥原料為污水處理二沉池排出的剩余污泥壓濾脫水后的泥餅原料，含有豐富的有機(jī)質(zhì)和官能團(tuán)，有助于微生物的聚集。

9、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述干污泥經(jīng)過(guò)了預(yù)處理步驟，所述預(yù)處理步驟包括：將污泥餅破碎后洗滌，置于烘箱中干燥，取出冷卻后備用。

10、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述zncl2、koh混合溶液中zncl2的濃度為0.02-0.03g/ml，koh的濃度為0.008-0.012g/ml；所述干污泥與zncl2、koh混合溶液的質(zhì)量體積比為1g：(2-8)ml；所述浸漬活化的時(shí)間為10-14h。

11、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述熱解的溫度為450-550℃，時(shí)間為1-3h。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，熱解后的污泥炭經(jīng)過(guò)2-4mol/l?hcl酸洗活化，然后再使用水洗滌至中性后干燥。

13、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述溶劑為醇溶液。

14、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述氯化血紅素與所述污泥炭的質(zhì)量比為1：(4-6)。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述焙燒的溫度為450-550℃，時(shí)間為1-3h。

16、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述羧甲基纖維素、聚乙烯醇、eps和水的質(zhì)量比為1：(0.8-1.2)：(0.05-0.1)：(20-30)。

17、本發(fā)明并不限定eps(胞外聚合物)的具體來(lái)源及類型，可通過(guò)自制也可采用市售購(gòu)買。本發(fā)明所使用的eps為干燥后的eps。在本發(fā)明的一些具體實(shí)施中，所述eps通過(guò)離心熱提取法從污水廠生化系統(tǒng)排出的剩余污泥中提取。在不同轉(zhuǎn)速下可得到結(jié)合型的eps和溶解型的eps。在本發(fā)明中兩種類型的eps均可被添加至粘合劑中。

18、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述hemin@sac、粘合劑和聚氨酯海綿的質(zhì)量比為(0.25-1.5)：(5-15)：(0.2-3)。

19、本發(fā)明第二方面提供了一種污泥基厭氧氨氧化載體，由所述的污泥基厭氧氨氧化載體的制備方法制備得到。

20、本發(fā)明第三方面提供了所述的污泥基厭氧氨氧化載體在污水厭氧處理過(guò)程中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明第四方面提供了一種污水厭氧處理方法，包括以下步驟：采用sbr反應(yīng)器作為污水處理裝置，將所述污泥基厭氧氨氧化載體置于sbr反應(yīng)器中作為輕質(zhì)載體，進(jìn)行污水處理。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、1、本發(fā)明采用鐵卟啉修飾的污泥基活性炭作為一種促進(jìn)厭氧氨氧化生物載體填料啟動(dòng)的輕質(zhì)載體中的活性位點(diǎn)，添加eps作為粘合劑不僅實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的資源化利用，而且定向的強(qiáng)化了生物膜系統(tǒng)中厭氧氨氧化菌的增殖，防止了異養(yǎng)菌的侵蝕作用，加速了工業(yè)廢水中厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)，提高了脫氮率。

24、2、采用的活化劑具有脫羥基，脫水等功能，能夠釋放污泥內(nèi)部的水蒸氣進(jìn)而形成孔道多孔結(jié)構(gòu)。再通過(guò)酸洗出產(chǎn)生的金屬氧化物顆粒等，保持孔道結(jié)構(gòu)提升其吸附催化等功能。

25、3、本發(fā)明采用鐵卟啉化合物修飾的污泥基活性炭(hemin@sac)，能夠作為氧化還原介體(rms)降低厭氧氨氧化的氧化還原反應(yīng)的活化能，特別地，在厭氧氨氧化菌的電子傳遞體系中能夠降低氧化還原電位，加快厭氧氨氧化微生物的代謝進(jìn)程。另外，鐵卟啉化合物能夠積極地參與厭氧氨氧化菌合成細(xì)胞色素，作為蛋白輔基參與厭氧氨氧化菌細(xì)胞內(nèi)的能量代謝過(guò)程，對(duì)厭氧氨氧化具有促進(jìn)作用，加速厭氧氨氧化菌產(chǎn)生可氨氧化酶，從而極大提升脫氮作用。

26、4、采用的粘合劑能夠有效地使活性炭小顆粒成型，降低使用過(guò)程中的斷裂、脫落等不良情況的發(fā)生。另外，粘合劑盡可能的降低對(duì)材料孔隙結(jié)構(gòu)的堵塞作用，能夠有效地發(fā)揮活性炭的電子介導(dǎo)、吸附、催化等功能。

27、5、粘合劑中添加的eps的主要優(yōu)勢(shì)為：附著在填料上的eps具有良好的生物友好性，由于蛋白質(zhì)本身的疏水性，且活性蛋白與微生物膜的良好粘合力，可極大地加速厭氧氨氧化菌的掛膜速度。除此以外，eps處于厭氧狀態(tài)下，會(huì)逐漸被厭氧微生物利用，逐漸將大分子的蛋白質(zhì)分解為小分子氨基酸。由于蛋白質(zhì)與微生物的緊密貼合，產(chǎn)生的氨基酸可通過(guò)專門的細(xì)胞膜通道進(jìn)入到厭氧氨氧化菌中，進(jìn)一步促進(jìn)酶的合成與細(xì)胞質(zhì)的增長(zhǎng)。除此以外，eps中的蛋白質(zhì)，多糖等均可與cu2+、zn2+等重金屬離子結(jié)合成絡(luò)合物，削弱其毒害作用。

28、6、本發(fā)明采用聚氨酯海綿作為骨料，其具有充分的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠有效地在前期捕獲反應(yīng)器中的絮體污泥，防止流失。此外其具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和彈性，適用范圍廣、耐受性強(qiáng)。

29、7、總的來(lái)說(shuō)，海綿骨料作用于捕獲前期的絮狀微生物并為其提供定殖分布場(chǎng)所，骨料表面的活性位點(diǎn)能夠介導(dǎo)群落間的電子傳遞和促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)輔基的合成，此外摻雜在粘合劑中的eps能用于削減工業(yè)廢水中重金屬的毒害作用。