申请日2018.01.24
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F3/28; C12N1/20; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，该方法包括以下步骤：1)将厌氧氨氧化污泥加入至培养液中，之后调节温度至30‑35℃，并在搅拌下排氧;2)依次将基质、有机碳源加入至培养液中;3)对厌氧氨氧化污泥进行培养。与现有技术相比，本发明在重金属对厌氧氨氧化污泥进行冲击前，先对厌氧氨氧化污泥进行调节，提高其抗重金属冲击性能，能在短期内有效提高厌氧氨氧化菌抵抗重金属的能力，并实现其脱氮活性的快速恢复;方法简单可行，成本低，应用前景广阔。
权利要求书
1.一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将厌氧氨氧化污泥加入至培养液中，之后调节温度至30-35℃，并在搅拌下排氧;
2)依次将基质、有机碳源加入至培养液中;
3)对厌氧氨氧化污泥进行培养。
2.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤1)中，每1L培养液包括以下组分及含量：KHCO3 1-1.5g、KH2PO4 0.01-0.03g、CaCl2 0.01-0.03g、MgSO4·7H2O 0.05-0.1g、FeSO4·7H2O 0.01-0.02g、Na2EDTA 0.01-0.03g及微量元素浓缩液0.8-1.2mL。
3.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤1)中，利用氮气进行排氧。
4.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的厌氧氨氧化污泥在培养液中的挥发性污泥浓度为1500-2500g/L。
5.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的基质包括铵盐及亚硝酸盐。
6.根据权利要求5所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，加入基质后，所述的培养液中的氨氮含量为70-80mg/L，并且所述的培养液中，亚硝酸盐氮与氨氮的摩尔比为1-1.2：1。
7.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的有机碳源包括甲醇、乙酸、丙酸、丁酸、乙酸钠或葡萄糖中的一种或更多种。
8.根据权利要求7所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，加入有机碳源后，所述的培养液的化学需氧量为150-250mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的培养过程为：培养4-8h后，对厌氧氨氧化污泥进行清洗，之后重复步骤1)、步骤2)、培养4-8h、清洗厌氧氨氧化污泥过程3-5次。
10.根据权利要求1所述的一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，其特征在于，用重金属离子冲击厌氧氨氧化污泥后，对厌氧氨氧化污泥进行清洗，之后将厌氧氨氧化污泥加入至培养液中，恢复厌氧氨氧化污泥的活性。
说明书
一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法。
背景技术
厌氧氨氧化菌的发现，为污水生物脱氮提供了新选择和新理念。厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐氮为电子受体将氨氮氧化至氮气，相比于传统的硝化反硝化脱氮方法，厌氧氨氧化工艺具有无需外加有机碳源、节省能源和剩余污泥产量低等优点，是一种更经济高效且可持续的自养脱氮技术，具有广阔的应用前景。
目前，厌氧氨氧化工艺主要用于处理垃圾渗滤液和养殖废水等高氨氮工业废水，这些废水成分复杂，且通常含有较高浓度的重金属离子。而厌氧氨氧化菌对重金属离子较为敏感，重金属离子会导致厌氧氨氧化污泥的活性降低或失效，进而造成厌氧氨氧化工艺启动或运行失败。此外，由于重金属离子属于难生物降解类物质，易在生物体内累积而引起蓄积毒性，会进一步加剧重金属离子对厌氧氨氧化颗粒污泥适应能力的负面影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种提高厌氧氨氧化污泥抗重金属冲击性能的方法，该方法包括以下步骤：
1)将厌氧氨氧化污泥加入至培养液中，之后调节温度至30-35℃，并在搅拌下排氧;
2)依次将基质、有机碳源加入至培养液中;
3)对厌氧氨氧化污泥进行培养。
进一步地，步骤1)中，每1L培养液包括以下组分及含量：KHCO3 1-1.5g、KH2PO40.01-0.03g、CaCl2 0.01-0.03g、MgSO4·7H2O 0.05-0.1g、FeSO4·7H2O 0.01-0.02g、Na2EDTA0.01-0.03g及微量元素浓缩液0.8-1.2mL。
作为优选的技术方案，每1L培养液包括以下组分及含量：KHCO3 1.25g、KH2PO40.02g、CaCl2 0.02g、MgSO4·7H2O 0.08g、FeSO4·7H2O 0.015g、Na2EDTA 0.02g及微量元素浓缩液1mL。
作为优选的技术方案，每1L微量元素浓缩液包括以下组分及含量：EDTA 12-18g、H3BO3 0.03-0.04g、ZnSO4·7H2O 1-1.2g、CuSO4·5H2O 0.5-0.8g、MnCl2·4H2O 0.45-0.55g、NaMoO4·2H2O 0.5-0.6g、CoCl2·6H2O 0.5-0.7g及NiCl2·6H2O 0.45-0.55g。
作为进一步优选的技术方案，每1L微量元素浓缩液包括以下组分及含量：EDTA15g、H3BO3 0.035g、ZnSO4·7H2O 1.075g、CuSO4·5H2O 0.625g、MnCl2·4H2O 0.495g、NaMoO4·2H2O 0.55g、CoCl2·6H2O 0.6g及NiCl2·6H2O 0.475g。
作为优选的技术方案，步骤1)中，所述的搅拌过程中，搅拌速率为100-120r/min。
进一步地，步骤1)中，利用氮气进行排氧。
作为优选的技术方案，排氧后，所述的培养液中的溶解氧含量为0.3-0.5mg/L。
进一步地，步骤1)中，所述的厌氧氨氧化污泥在培养液中的挥发性污泥浓度(MLVSS)为1500-2500g/L。
进一步地，步骤2)中，所述的基质包括铵盐及亚硝酸盐。
作为优选的技术方案，所述的铵盐为NH4Cl，所述的亚硝酸盐为NaNO2。
进一步地，加入基质后，所述的培养液中的氨氮含量为70-80mg/L，并且所述的培养液中，亚硝酸盐氮与氨氮的摩尔比为1-1.2：1。控制厌氧氨氧化菌处于较低浓度的基质中，能够使厌氧氨氧化菌的代谢速率降低。
进一步地，步骤2)中，所述的有机碳源包括甲醇、乙酸、丙酸、丁酸、乙酸钠或葡萄糖中的一种或更多种。
进一步地，加入有机碳源后，所述的培养液的化学需氧量(COD)为150-250mg/L。COD浓度过低则无法有效提高厌氧氨氧化菌抵抗重金属冲击的性能，COD浓度过高将导致厌氧氨氧化菌的活性大大降低，不利于其在重金属冲击后的快速恢复。其中，该COD是以重铬酸钾为氧化剂测得的耗氧量。
进一步地，步骤3)中，所述的培养过程为：培养4-8h后，对厌氧氨氧化污泥进行清洗，之后重复步骤1)、步骤2)、培养4-8h、清洗厌氧氨氧化污泥过程3-5次。
作为优选的技术方案，每个培养周期包括步骤1)、步骤2)、培养8h及清洗厌氧氨氧化污泥步骤，每天培养3个周期，连续培养2天。
进一步地，用重金属离子冲击厌氧氨氧化污泥后，对厌氧氨氧化污泥进行清洗，之后将厌氧氨氧化污泥加入至培养液中，恢复厌氧氨氧化污泥的活性。用重金属离子冲击厌氧氨氧化污泥8小时后，用清洗液清洗厌氧氨氧化污泥并用培养液恢复8h以上，可得到良好的厌氧氨氧化污泥活性的恢复效果。
作为优选的技术方案，所述的清洗液为不含有NH4Cl和NaNO2的清洗液。
作为优选的技术方案，所述的重金属包括Cu、Cd、Zn、Ni或Cd。在重金属冲击厌氧氨氧化污泥时，需控制冲击的重金属离子的浓度，使其低于该重金属对厌氧氨氧化菌的半抑制浓度。
本发明中，有机碳源的加入可刺激厌氧氨氧化污泥中异养微生物的快速增殖，并能够促进厌氧氨氧化菌胞外多聚物(EPS)的生成，进而达到快速改变厌氧氨氧化颗粒污泥属性的目的。在厌氧氨氧化颗粒污泥中，厌氧氨氧化菌通常增殖于颗粒的内部区域，当颗粒污泥遭受重金属离子冲击时，颗粒污泥外层或毗邻厌氧氨氧化菌生长的异养微生物以及环绕裹挟的EPS均可起到缓冲及防护作用。同时，异养微生物的代谢活动可直接影响重金属离子在环境中的形态及毒性，且不同的异养微生物对重金属离子表现出多种应对策略及抗性，从而进一步提高了厌氧氨氧化菌对重金属离子的抵抗能力。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)在重金属对厌氧氨氧化污泥进行冲击前，先对厌氧氨氧化污泥进行调节，提高其抗重金属冲击性能，能在短期内有效提高厌氧氨氧化菌抵抗重金属的能力，并实现其脱氮活性的快速恢复;
2)方法简单可行，成本低，应用前景广阔。