一種短程反硝化快速實現方法與流程

本發明屬于廢水生物處理技術領域，涉及一種廢水短程反硝化快速實現的方法。

背景技術：

隨著工業的發展和人民生活水平的不斷提高，含氮污染物排放量逐漸增大，并給環境帶來了嚴重危害。含氮污染物排放水體后，不僅消耗水中溶解氧引起黑臭，造成水體富營養化，還會引起水生生物大量死亡，嚴重破壞水生生態系統。開發經濟高效的廢水脫氮技術一直是近年來環境工程領域的研究重點。

厭氧氨氧化技術是迄今最經濟的廢水脫氮技術之一，能夠同時代謝亞硝酸鹽氮和氨氮，不需要氧氣和有機物的參與，具有能耗低、運行費用低、出水無二次污染、剩余污泥產量低等優點。然而，該技術在應用時需要亞硝酸鹽氮作為底物。一般情況下，亞硝酸鹽氮作為反硝化過程的中間代謝產物會累積在反硝化工藝內，但亞硝酸鹽氮的積累率有限；通常影響亞硝酸鹽氮的因素有c/n、碳源種類、ph、微生物種類等。glass和silverstein等人研究發現ph為9.0時，亞硝酸鹽氮累積量增加；gong等人研究發現cod/no3^--n為2.5時，亞硝酸鹽氮的累積率可達71.7％；而du等人發現thauera占優勢時，反硝化系統內亞硝酸鹽氮累積率可達80％以上，遠遠高于c/n、碳源種類、ph等調控方法實現的亞硝酸鹽氮累積率。然而，目前關于如何實現thauera在反應器內的快速富集卻少見報道。

cn103420481a公開了一種厭氧氨氧化耦合異養反硝化脫氮方法。采用厭氧氨氧化顆粒污泥作為接種污泥；采用人工配水投加氯化銨、亞硝酸鈉，投加苯酚作為有機物，實現厭氧氨氧化菌和異養反硝化菌的富集培養，確定厭氧氨氧化菌和異養反硝化菌的競爭、協同關系，經歷一段時間，實現了厭氧氨氧化菌和異養反硝化菌混合菌群的富集培養。本發明提供了厭氧氨氧化耦合異養反硝化脫氮方法。

cn106396098a公開了一種高鹽廢水同步脫氮除硫方法。該方法針對現有高鹽廢水硫氮同步脫除方法報道較少及no2^-利用不匹配的問題，創造適宜環境分別富集耐鹽兼性脫硫反硝化微生物和耐鹽厭氧氨氧化微生物，之后通過二者的協同作用，即通過耐鹽厭氧氨氧化微生物實現no2^-和nh4⁺的同步去除，產生大量n2和少量的no3^-，之后，耐鹽兼性脫硫反硝化微生物以生產的no3^-和體系內的no2^-為電子受體，以進水中的硫化物為電子供體，將硫化物氧化為單質硫，將no3^-和no2^-轉化為n2，從而實現同步脫氮除硫并累積單質硫的過程。其中，耐鹽兼性脫硫反硝化微生物的存在能夠為耐鹽兼性厭氧氨氧化微生物消除s^2-的影響。該發明所解決的技術問題、技術結果、步驟與本發明均有所不同。

技術實現要素：

本研究提出一種廢水短程反硝化快速實現的方法，該方法是通過實現thauera的快速富集而實現廢水短程反硝化，具有操作容易、條件溫和、實現過程簡單快速等優點。相對于本發明人之前的專利申請cn106396098a制備的活性污泥中主要以耐鹽兼性脫硫反硝化微生物和耐鹽厭氧氨氧化菌為主，而發明所述方法實施后能夠快速富集具有異養短程反硝化(no3^-→no2^-)功能的thauera微生物。

本發明的原理為：通過控制具體工藝條件，創造s^2-、苯酚和nacl的多重脅迫環境，高效快速富集具有異養短程反硝化功能的thauera，使thauera的豐度達20％以上，并實現no2^-的累積率達40％以上，為實現廢水的短程反硝化創造有力條件，之后，控制進水條件近一步富集異養短程反硝化菌thauera，從而實現高效短程反硝化。

本發明提供的一種廢水短程反硝化方法，包括以下步驟：(1)以市政污水廠二沉池污泥為接種污泥，采用厭氧反應器，以富含s^2-、no3^-、苯酚、nacl的模擬廢水為進水，并投加1～3g/l的碳酸鹽為無機碳源，在進水ph為7.2～7.7，反應器溫度為28～32℃，hrt為0.5～10h的條件下啟動反應器，待反應器內污染物s^2-、no3^-、苯酚去除率達50％，no2^-累積率達40％以上，完成反應器啟動；此時，反應器中污泥內thauera豐度達到20％以上；(2)除去進水中s^2-、苯酚、nacl，投加乙酸鹽，控制進水中的cod與no3^--n的質量比為0.8～4.0，在進水ph值為7.2～7.7，反應器溫度為28～32℃，hrt為0.5～10h的條件下，待系統內no2^-累積率達75％以上時，即實現廢水的短程反硝化，此時反應器污泥內的thauera豐度達到40％以上。

步驟(1)中所述模擬廢水s^2-濃度在100mg/l以上，s^2-與no3^--n的質量比為0.8～2.2，s^2-與苯酚的質量比為0.4～1.26，所述nacl的加入量控制在40～60g/l；優選步驟(1)結束時，反應器中污泥內thauera豐度達到30％以上；步驟(2)結束時，反應器污泥內的thauera豐度達到50％以上。

步驟(1)中所述碳酸鹽是碳酸鈉，碳酸氫鈉，碳酸鉀，碳酸氫鉀中的一種，優選是碳酸氫鈉。

步驟(2)中所述乙酸鹽是乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸銨中的一種，優選是乙酸鈉。

經過所述廢水短程反硝化方法啟動成功后，污泥中thauera的豐度達到40％以上，亞硝酸鹽氮累積率達75％以上。

步驟(2)所述no3^-n是指硝酸根中的氮；步驟(2)中所述cod為ch3coo^-所提供的化學需氧量；所述hrt是指進水的水力停留時間。

與現有的短程反硝化實現方法相比，該方法具有操作條件溫和、實現過程簡單、快速等優點，實現75％的no2^-累積僅需20天。

附圖說明

圖1為實施例10中步驟(2)過程中硝酸鹽去除率及亞硝酸鹽累積情況。

圖2為實施例10對比例的硝酸鹽去除率及亞硝酸鹽累積情況。

圖3為實施例10中的接種污泥(a)、步驟(1)污泥(b)、步驟(2)污泥(c)的微生物屬水平中thauera所占比例。

具體實施例

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施例，還包括具體實施例間的任意組合。

實施例1：

一種廢水短程反硝化快速實現的方法，包括以下步驟：(1)以市政污水廠二沉池污泥為接種污泥，采用厭氧反應器，以富含s^2-、no3^-、苯酚、nacl的模擬廢水為進水，其中所述模擬廢水s^2-濃度為100mg/l，s^2-與no3^--n的質量比為1.2，s^2-與苯酚(以cod表示)的質量比為0.8，所述nacl的加入量控制在50g/l，并投加2g/l的nahco3為無機碳源，在進水ph為7.2，反應器溫度為28～32℃，hrt為2h條件下啟動反應器，待反應器內污染物s^2-、no3^-、苯酚去除率達50％，no2^-累積率達40％以上時，完成反應器啟動；此時，反應器中污泥內thauera豐度達到20％以上；(2)除去進水中s^2-、苯酚、nacl，投加乙酸鈉控制進水中的cod與no3^--n的質量比為0.8～4.0范圍內，在進水ph為7.2～7.7，反應器溫度為28～32℃，hrt為0.5～10h的條件下，待系統內no2^-累積率達75％以上時，即實現廢水的短程反硝化，此時反應器污泥內的thauera豐度達到40％以上。

實施例2：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)投加nahco3為1.0g/l，反應器進水ph7.2，反應器溫度為28℃，hrt為0.5h。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例3：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)投加nahco3為3.0g/l，反應器進水ph7.7，反應器溫度為32℃，hrt為10h。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例4：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)中所述模擬廢水s^2-濃度在200mg/l，s^2-與no3^--n的質量比為1.5，s^2-與苯酚(以cod表示)的質量比為0.84。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例5：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)中所述模擬廢水s^2-濃度在300mg/l，s^2-與no3^--n的質量比為2.2，s^2-與苯酚(以cod表示)的質量比為1.26。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例6：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)中nacl濃度為40g/l。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例7：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(1)中nacl濃度為60g/l。其他步驟及參數與具體實施例1相同。

實施例8：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(2)進水中的cod(由乙酸鹽提供)與no3^--n的質量比為0.8。其他步驟及參數與具體實施例1相同。

實施例9：

本實施例與實施例1不同的是：步驟(2)中進水中的cod(由乙酸鹽提供)與no3^--n的質量比為4.0。其他步驟及參數與實施例1相同。

實施例10：

一種廢水短程反硝化快速實現的方法，包括以下步驟：(1)以市政污水廠二沉池污泥為接種污泥，采用厭氧反應器，以富含s^2-、no3^-、苯酚、nacl的模擬廢水為進水，并投加1.5g/l的nahco3為無機碳源，在進水ph為7.5，反應器溫度為30℃，hrt為10h條件下啟動反應器，待反應器內污染物s^2-、no3^-、苯酚去除率達50％，no2^-累積率達40％以上時，完成反應器啟動；此時，反應器中污泥內thauera豐度達到20％以上；(2)除去進水中s^2-、苯酚、nacl，投加乙酸鹽控制進水中的cod與no3^--n的質量比為2.0，保持模擬進水ph、溫度不變，hrt為2.5h條件下繼續反應，系統內no2^-累積率達75％以上時，即實現廢水的短程反硝化，此時反應器污泥中的thauera所占比例達40％以上；步驟(1)中所述模擬廢水s^2-濃度為100mg/l，s^2-與no3^-的質量比為0.8，s^2-與苯酚(以cod計)的質量比為0.4，nacl的投加量為50g/l；步驟(2)廢水中乙酸鹽由乙酸鈉提供。

對比例1

以不經步驟(1)馴化的污泥為接種污泥，按照實施例10中步驟(2)的方法進行短程反硝化實驗，其經過31天的運行，亞硝酸鹽的積累率僅為42％左右。

而本發明所述方法經過4天亞硝酸鹽的累積率可達75％以上。可見，本發明的方法具有簡單、高效的特點。