公布日：2024.12.27
申請日：2024.11.11
分類號：C02F3/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種快速啟動單質(zhì)硫驅(qū)動的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥系統(tǒng)的方法，包括步驟：在反應(yīng)器內(nèi)接種以厭氧顆粒污泥；將反應(yīng)器置于避光條件下并控制溫度為30℃，泵入含NO3‑‑N、硫代硫酸鈉、無機鹽、微量元素的進(jìn)水；分階段控制進(jìn)水中NO3‑N的濃度和S2O32‑的濃度，厭氧、避光運行后得到以單質(zhì)硫作為電子供體的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥。本發(fā)明的運行方法可快速原位富集硫自養(yǎng)反硝化菌并啟動硫自養(yǎng)反硝化顆粒污泥系統(tǒng)，相比于常規(guī)手段，本發(fā)明可將啟動時間縮短至60天左右，且顆粒結(jié)構(gòu)致密，脫氮性能良好。硫自養(yǎng)反硝化作為新型污水生物脫氮工藝。
權(quán)利要求書
1.一種快速啟動單質(zhì)硫驅(qū)動的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟如下：1)在反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧顆粒污泥，優(yōu)勢菌屬為Chloroflexi，相對豐度為38.4％；控制反應(yīng)器避光、溫度為30℃；泵入含NO3--N、S2O32-、無機鹽和微量元素的進(jìn)水；2)啟動過程分為四個階段：第一階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為30mgL-1，S2O32-濃度為150mgL-1，厭氧、避光運行12-14天；第二階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S2O32-濃度為500mgL-1，厭氧、避光運行19-20天；第三階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S2O32-濃度為250mgL-1，S0濃度為300mgL-1，厭氧、避光運行16-18天；第四階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S0濃度為300mgL-1，厭氧、避光運行15天，后得到以單質(zhì)硫作為電子供體的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器接種厭氧顆粒污泥的濃度為30～35gVSSL-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的進(jìn)水的組成包括：0～500mgL-1S2O32-、30～100mgL-1NO3--N、0.88mgL-1NH4Cl、0.84mgL-1MgCl2、0.68mgL-1KH2PO4、1.25mLL-1微量元素I溶液和1.25mLL-1微量元素II溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的微量元素Ⅰ儲備液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ儲備液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的進(jìn)水中的溶解氧小于0.4mgL-1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器運行的水力停留時間為6.5-7.0h。
發(fā)明內(nèi)容
針對本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種快速啟動以單質(zhì)硫作為電子供體的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥方法，使得該工藝在55天時成功啟動，并表現(xiàn)出的優(yōu)異的脫氮能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種快速啟動單質(zhì)硫驅(qū)動的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥系統(tǒng)的方法，步驟如下：
1)在反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧顆粒污泥，優(yōu)勢菌屬為Chloroflexi，相對豐度為38.4％；控制反應(yīng)器避光、溫度為30℃；泵入含NO3--N、S2O32-、無機鹽和微量元素的進(jìn)水；
2)啟動過程可分為四個階段：第一階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為30mgL-1，S2O32-濃度為150mgL-1，厭氧、避光運行12-14天；
第二階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S2O32-濃度為500mgL-1，厭氧、避光運行19-20天；
第三階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S2O32-濃度為250mgL-1，S0濃度為300mgL-1，厭氧、避光運行16-18天；
第四階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，S0濃度為300mgL-1，厭氧、避光運行15天，后得到以單質(zhì)硫作為電子供體的自養(yǎng)反硝化顆粒污泥。
第一階段控制進(jìn)水NO3--N濃度為30mgL-1時，在低NO3--N負(fù)荷下，以高效的S2O32-作為電子供體，在厭氧顆粒污泥中快速富集硫氧化菌。第二階段提高進(jìn)水NO3--N濃度為100mgL-1，進(jìn)一步提高氮負(fù)荷，加速硫氧化菌的富集和顆粒污泥的成熟。第三階段中進(jìn)水S2O32-的濃度減半，投加足量的單質(zhì)硫作為電子供體，使微生物適用以單質(zhì)硫作為電子供體。進(jìn)水S2O32-被完全替換為單質(zhì)硫，最終完成電子供體的切換。
本發(fā)明的工作原理：在發(fā)明中，硫代硫酸鹽由于其高效的生物利用性，快速富集了硫自養(yǎng)反硝化菌。后續(xù)通過提高負(fù)荷并逐步降低硫代硫酸鹽濃度提高單質(zhì)硫濃度的方法，實現(xiàn)電子供體的轉(zhuǎn)變。在上述過程中，污泥的α-螺旋/(β-折疊+無規(guī)卷曲)為29.5％-40.1％，表明顆粒污泥結(jié)構(gòu)致密。電化學(xué)分析結(jié)果表明當(dāng)電子供體從硫代硫酸鹽轉(zhuǎn)換為硫單質(zhì)時，胞外電子傳遞途徑由間接途徑轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯油緩�。該發(fā)明有效的實現(xiàn)了電子轉(zhuǎn)移途徑的轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明在60天左右即可得到同時具有高脫氮效率的硫自養(yǎng)反硝化顆粒污泥，大大節(jié)約了啟動及造粒時間。
所述的反應(yīng)器可為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器。
所述的反應(yīng)器接種厭氧顆粒污泥濃度優(yōu)選為30～35gVSSL-1，有利于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。VSS為揮發(fā)性懸浮物；水力停留時間為6～7h，在該水力停留時間下，微生物基質(zhì)可以與顆粒污泥充分接觸，以縮短馴化周期；所述的進(jìn)水中的溶解氧優(yōu)選小于0.4mgL-1，厭氧狀態(tài)抑制反應(yīng)器中硝化細(xì)菌的生長。
所述無機鹽組成包括：0.88mgL-1NH4Cl、0.84mgL-1MgCl2、0.68mgL-1KH2PO4和1.25mLL-1微量元素I溶液、1.25mLL-1微量元素II溶液。
所述的微量元素Ⅰ儲備液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ儲備液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的運行方法可快速原位富集硫自養(yǎng)反硝化菌并啟動硫自養(yǎng)反硝化顆粒污泥系統(tǒng)，相比于常規(guī)手段，本發(fā)明可將啟動時間縮短至60天左右，且顆粒結(jié)構(gòu)致密，脫氮性能良好。硫自養(yǎng)反硝化作為新型污水生物脫氮工藝。
（發(fā)明人：張捍民;馬文杰;李林;張寧寧;房春雷;衛(wèi)正達(dá);陳長松;申明海;鄒德勻）
