公布日：2024.12.27
申请日：2024.11.11
分类号：C02F3/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种快速启动单质硫驱动的自养反硝化颗粒污泥系统的方法，包括步骤：在反应器内接种以厌氧颗粒污泥；将反应器置于避光条件下并控制温度为30℃，泵入含NO3‑‑N、硫代硫酸钠、无机盐、微量元素的进水；分阶段控制进水中NO3‑N的浓度和S2O32‑的浓度，厌氧、避光运行后得到以单质硫作为电子供体的自养反硝化颗粒污泥。本发明的运行方法可快速原位富集硫自养反硝化菌并启动硫自养反硝化颗粒污泥系统，相比于常规手段，本发明可将启动时间缩短至60天左右，且颗粒结构致密，脱氮性能良好。硫自养反硝化作为新型污水生物脱氮工艺。
权利要求书
1.一种快速启动单质硫驱动的自养反硝化颗粒污泥系统的方法，其特征在于，步骤如下：1)在反应器内接种厌氧颗粒污泥，优势菌属为Chloroflexi，相对丰度为38.4％；控制反应器避光、温度为30℃；泵入含NO3--N、S2O32-、无机盐和微量元素的进水；2)启动过程分为四个阶段：第一阶段控制进水NO3--N浓度为30mgL-1，S2O32-浓度为150mgL-1，厌氧、避光运行12-14天；第二阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S2O32-浓度为500mgL-1，厌氧、避光运行19-20天；第三阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S2O32-浓度为250mgL-1，S0浓度为300mgL-1，厌氧、避光运行16-18天；第四阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S0浓度为300mgL-1，厌氧、避光运行15天，后得到以单质硫作为电子供体的自养反硝化颗粒污泥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应器为升流式厌氧污泥床反应器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应器接种厌氧颗粒污泥的浓度为30～35gVSSL-1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的进水的组成包括：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.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的微量元素Ⅰ储备液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ储备液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的进水中的溶解氧小于0.4mgL-1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应器运行的水力停留时间为6.5-7.0h。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种快速启动以单质硫作为电子供体的自养反硝化颗粒污泥方法，使得该工艺在55天时成功启动，并表现出的优异的脱氮能力。
本发明的技术方案：
一种快速启动单质硫驱动的自养反硝化颗粒污泥系统的方法，步骤如下：
1)在反应器内接种厌氧颗粒污泥，优势菌属为Chloroflexi，相对丰度为38.4％；控制反应器避光、温度为30℃；泵入含NO3--N、S2O32-、无机盐和微量元素的进水；
2)启动过程可分为四个阶段：第一阶段控制进水NO3--N浓度为30mgL-1，S2O32-浓度为150mgL-1，厌氧、避光运行12-14天；
第二阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S2O32-浓度为500mgL-1，厌氧、避光运行19-20天；
第三阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S2O32-浓度为250mgL-1，S0浓度为300mgL-1，厌氧、避光运行16-18天；
第四阶段控制进水NO3--N浓度为100mgL-1，S0浓度为300mgL-1，厌氧、避光运行15天，后得到以单质硫作为电子供体的自养反硝化颗粒污泥。
第一阶段控制进水NO3--N浓度为30mgL-1时，在低NO3--N负荷下，以高效的S2O32-作为电子供体，在厌氧颗粒污泥中快速富集硫氧化菌。第二阶段提高进水NO3--N浓度为100mgL-1，进一步提高氮负荷，加速硫氧化菌的富集和颗粒污泥的成熟。第三阶段中进水S2O32-的浓度减半，投加足量的单质硫作为电子供体，使微生物适用以单质硫作为电子供体。进水S2O32-被完全替换为单质硫，最终完成电子供体的切换。
本发明的工作原理：在发明中，硫代硫酸盐由于其高效的生物利用性，快速富集了硫自养反硝化菌。后续通过提高负荷并逐步降低硫代硫酸盐浓度提高单质硫浓度的方法，实现电子供体的转变。在上述过程中，污泥的α-螺旋/(β-折叠+无规卷曲)为29.5％-40.1％，表明颗粒污泥结构致密。电化学分析结果表明当电子供体从硫代硫酸盐转换为硫单质时，胞外电子传递途径由间接途径转变为直接途径。该发明有效的实现了电子转移途径的转变。
本发明在60天左右即可得到同时具有高脱氮效率的硫自养反硝化颗粒污泥，大大节约了启动及造粒时间。
所述的反应器可为升流式厌氧污泥床反应器。
所述的反应器接种厌氧颗粒污泥浓度优选为30～35gVSSL-1，有利于整个系统的稳定性。VSS为挥发性悬浮物；水力停留时间为6～7h，在该水力停留时间下，微生物基质可以与颗粒污泥充分接触，以缩短驯化周期；所述的进水中的溶解氧优选小于0.4mgL-1，厌氧状态抑制反应器中硝化细菌的生长。
所述无机盐组成包括：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储备液包括EDTA和FeSO4，微量元素Ⅱ储备液包括EDTA、ZnSO4、CoCl2、MnCl2、CuSO4、NaMoO4、NiCl2和H3BO4。
本发明的有益效果：本发明的运行方法可快速原位富集硫自养反硝化菌并启动硫自养反硝化颗粒污泥系统，相比于常规手段，本发明可将启动时间缩短至60天左右，且颗粒结构致密，脱氮性能良好。硫自养反硝化作为新型污水生物脱氮工艺。
（发明人：张捍民;马文杰;李林;张宁宁;房春雷;卫正达;陈长松;申明海;邹德匀）
