強(qiáng)化脫氯性能的厭氧顆粒污泥及其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于廢水處理的顆粒污泥的及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯代烴在很多工業(yè)上都有著廣泛的使用，因其在環(huán)境中難以降解，在環(huán)境中如地 下水和土壤均有著較為嚴(yán)重的污染。氯代烴不僅具有三致效應(yīng)與遺傳毒性，對人體的肝、 腎、心血管和胃腸等器官都有極強(qiáng)的毒害作用，還會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，這些對生態(tài)環(huán)境和 人體健康構(gòu)成極大威脅。利用傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器對氯代烴廢水進(jìn)行處理，顆粒污泥大多 具有脫氯活性低、處理效果不穩(wěn)定等問題。因此，強(qiáng)化固定床反應(yīng)器的還原脫氯性能是十分 必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)化脫氯性能的厭氧顆粒污泥及其制備方法及其應(yīng)用， 以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
[0004] 所述的厭氧顆粒污泥，包括零價(jià)鐵和粘附在所述的零價(jià)鐵外表面的含有微生物菌 體的厭氧污泥；
[0005] 所述的厭氧顆粒污泥的粒徑為l_3mm;
[0006] 所述的零價(jià)鐵的化學(xué)式為Fe°，粒徑為180~220目；
[0007] 所述的厭氧顆粒污泥的顆粒鐵濃度為0. 10-0. 50g?g<TSS;
[0008] 術(shù)語"g?fTSS"的定義，在《給水排水設(shè)計(jì)手冊》上有詳細(xì)的記載；
[0009] (g?g<TSS指的是每克總懸浮固體中所含的顆粒鐵的濃度）
[0010] 所述的含有微生物菌體的厭氧污泥來源于城市污水處理廠的厭氧消化池的污泥， 其中含有微生物菌體，主要為產(chǎn)甲燒菌（Methanogenium)、硫酸鹽還原菌（Desulfovibrio) 及具有脫氯功能的菌（Clostridiales);
[0011] 其中：
[0012] Methanocorpusculum為公知的微生物，在文獻(xiàn)MariaVS,OlegRK,et al.IsolationandCharacterizationofNewStrainsofMethanogensfromCold TerrestrialHabitats[J].SystematicandAppliedMicrobiology，2003,26,312-318?中 有詳細(xì)的報(bào)道；
[0013]Desulfovibrio為公知的微生物，在文獻(xiàn)EffectofSulfide，Seleniteand MercuricMercuryontheGrowthandMethylationCapacityoftheSulfate ReducingBacteriumDesulfovibrioDesulfuricans[J].ScienceoftheTotal Environment，2013, 449, 373-384.中有詳細(xì)的報(bào)道；
[0014]Clostridiales為公知的微生物，在文獻(xiàn)DuhamelM，EdwardsEA.Microbial CompositionofChlorinatedEthene-DegradingCulturesDominatedby Dehalococcoides[J].FEMSMicrobiologyEcology，2006, 58(3) :538-549.中有詳細(xì)的報(bào) 道；
[0015] 所述的強(qiáng)化固定床脫氯性能的厭氧顆粒污泥的制備方法，包括如下步驟：
[0016] (1)將取自城市污水處理廠的厭氧消化池污泥，接種于升流式固定床反應(yīng)器 (UASB)內(nèi)，從所述的反應(yīng)器底部通入以葡萄糖為底物的含有目標(biāo)污染物廢水，COD負(fù)荷范 圍為2500-3000g?HT3 ?cf1，在30-40°C條件下，培養(yǎng)接種污泥40~60天，反應(yīng)器COD去除 率逐步達(dá)到90%，反應(yīng)器COD去除率逐步達(dá)到90%以上；
[0017] 接種污泥的總懸浮固體（TSS)為7~8g/L，揮發(fā)性懸浮固體（VSS)為2~3g/L， VSS/TSS為 35 ~40%;
[0018] 除了目標(biāo)污染物外，所述的葡萄糖為底物的廢水的組成和含量為：
[0019]葡萄糖：2. 5_4g?I71，NH4Cl:1. 5g?I71，NaH2P04:0. 4g?L-1，MgSO4?7H20 :0? 4g?I71， CaCl2:0.Ig?L'NaHC03:3.Og?廠SNa2S? 9H20 :0? 5g?I71，KCl:0? 4g?I71，微量元素： ImL.L'維生素：ImL.171。其中，微量元素的組成為！FeSO4 *4H20 :2.Og.L^CuSO4 *5H20 : 0? 02g?I71，NiSO4 ? 6H20 :0? 00013g?I71，NH4V03:0 . 00 0 6 5g?L'MnS04 ? 4H20 :2.Og?I71， NaSiO3.9H20 :0.00014g.IAsnCl2AOOOUg.L' 維生素的組成為：維生素B12 :0?Ig七1， 對氨基苯甲酸：〇. 〇8g?I71，生物素：0. 02g?I71，煙酸：0. 2g?I71，D-泛酸 1? :0.Ig?I71，鹽酸 吡哆純B6 :0? 3g?L-1，二水鹽酸硫胺：0? 2g?L-1，CldH2O:1L;
[0020] 所述的升流式固定床反應(yīng)器（UASB)在《給水排水設(shè)計(jì)手冊》中有詳細(xì)的報(bào)道；
[0021] (2)將零價(jià)鐵粉投入所述的反應(yīng)器，與接種污泥混合，零價(jià)鐵粉的加入重量為： 20 ~40g/L;
[0022] 然后將含有目標(biāo)污染物和以葡萄糖為底物的廢水，從底部通入反應(yīng)器，對厭氧污 泥進(jìn)行連續(xù)馴化，然后收集反應(yīng)器中的固體物，即可獲得所述的厭氧顆粒污泥，為圓形或橢 圓形顆粒污泥；以葡萄糖為底物的廢水的組成和含量同步驟（1);
[0023] 優(yōu)選的，所述的顆粒污泥的馴化過程具體包括以下階段：
[0024] (1)啟動(dòng)期30-60天：采用目標(biāo)污染物低污染負(fù)荷方式對厭氧污泥進(jìn)行馴化，控制 進(jìn)水COD容積負(fù)荷在2500-3500g?m_3 ?Cf1左右，目標(biāo)污染物負(fù)荷為5-10mg?L―1 ?Cf1左右， 水力停留時(shí)間（HRT)為18-24h;
[0025] (2)負(fù)荷提升期40-220天：進(jìn)水COD容積負(fù)荷逐步提高到4000-5000g?HT3?Cf1 左右，目標(biāo)污染物負(fù)荷逐步提高到50~80mg?I71 ?cf1，水力停留時(shí)間（HRT)縮短至8-12h 左右；
[0026] (3)穩(wěn)定運(yùn)行期60-90天：進(jìn)水COD負(fù)荷保持4000-5000g?HT3 ?Cf1左右，目標(biāo)污 染物負(fù)荷保持為50~80mg?L-1 ?cf1，水力停留時(shí)間（HRT)保持在8-12h左右；
[0027] 步驟⑴和⑵中，所述的目標(biāo)污染物為四氯乙烯；
[0028] 厭氧顆粒污泥培養(yǎng)過程中，可通過反應(yīng)器出水回流或提高出水回流速度來加快顆 粒污泥的形成。
[0029] 本發(fā)明獲得的強(qiáng)化脫氯性能的厭氧顆粒污泥，可以用于降解含氯代烴廢水，應(yīng)用 方法如下：
[0030] 將所述的厭氧顆粒污泥置于升流式固定床反應(yīng)器（UASB)中，然后將所述的厭氧 顆粒污泥置于升流式固定床反應(yīng)器（UASB)中，厭氧顆粒污泥的接種量為S-SgVSS*!/1，廢 水中加入葡萄糖，濃度控制在〇. 5g?I71以上，目標(biāo)污染物負(fù)荷不超過IOOmg?廠1 ?cf1。
[0031] 本發(fā)明通過培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化的以零價(jià)鐵（ZVI)為亞核的具有還原脫氯活性的厭氧顆 粒污泥，以富集還原脫氯菌等功能菌群，消除電子供體[H]、中間產(chǎn)物等代謝流傳遞的空間 障礙，強(qiáng)化了UASB反應(yīng)器的還原脫氯性能。
[0032] 本發(fā)明的有益效果為：
[0033] 獲得的厭氧顆粒污泥具有沉降性能好、顆粒穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密以及還原脫氯活性高 效穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。該顆粒污泥粒徑集中在l_3mm，顆粒鐵濃度為0. 10-0. 50g?g_:TSS，具有沉 降性能好、顆粒穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密以及還原脫氯活性高效穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。該顆粒污泥有效地富集 了還原脫氯菌等功能菌群，消除電子供體[H]、中間產(chǎn)物等代謝流傳遞的空間障礙，強(qiáng)化了 UASB反應(yīng)器的還原脫氯性能。
【附圖說明】
[0034] 圖1本發(fā)明顆粒污泥SEM(掃描電子顯微鏡）圖像，其中a為顆粒污泥外觀整體形 貌，b為顆粒污泥表面形貌。
[0035] 圖2本發(fā)明顆粒污泥的XRD分析譜圖。
[0036] 圖3不同顆粒污泥對目標(biāo)污染物脫氯降解效果圖。其中：1為本發(fā)明的顆粒污泥， 2為普通厭氧顆粒污泥。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明基于厭氧微生物和ZVI還原脫氯轉(zhuǎn)化特性，以強(qiáng)化目標(biāo)污染物還原脫氯轉(zhuǎn) 化為目的，通過構(gòu)建UASB反應(yīng)器，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化的以零價(jià)鐵（ZVI)為亞核的具有還原脫氯活 性的厭氧顆粒污泥，以期富集還原脫氯菌等功能菌群，強(qiáng)化顆粒污泥的還原脫氯性能。本發(fā) 明顆粒污泥具有沉降性能好、顆粒穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密以及還原脫氯活性好等優(yōu)點(diǎn)。下面結(jié)合具 體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。下面實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方 法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 強(qiáng)化降解四氯乙烯（PCE)的以ZVI為亞核的厭氧顆粒污泥的制備：
[0040] UASB反應(yīng)器：反應(yīng)器內(nèi)徑9cm，高