一種基于硫酸鹽還原菌去除新興有機(jī)物微污染物的水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于硫酸鹽還原菌去除新興有機(jī)物微 污染物的水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的增長及醫(yī)藥業(yè)的發(fā)展，藥品與個(gè)人護(hù)理品作為一類新興有機(jī)微污染物 (Pharmaceuticals and Personal Care Products，PPCP)被廣泛的應(yīng)用到人類，以滿足健 康和護(hù)理需求，和應(yīng)用到農(nóng)牧企業(yè)為促進(jìn)禽畜生長和維護(hù)禽畜健康。PPCP種類多種多樣，包 括各種藥用化合物，例如抗生素、消炎鎮(zhèn)痛藥、中樞興奮藥、抗癲癇藥、避孕藥等，以及日常 護(hù)理用品，如個(gè)人護(hù)膚用品及化妝品、洗漆劑、芳香劑、遮光劑、發(fā)型定型劑等一系列化合 物。
[0003] PPCP種類繁多、用途廣泛，日常生活中PPCP的大量使用并隨著人們的日常生活和 活動(dòng)直接或間接地進(jìn)入到了水環(huán)境中，其中污水處理廠是其進(jìn)入環(huán)境的重要途徑，由于這 類污染物在水環(huán)境中持久性普遍存在，已對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)及人類健康造成危害。
[0004] 目前去除PPCP比較成熟的處理方法主要是物理化學(xué)處理方法，如:活性炭吸附、氯 消毒、膜過濾及高級(jí)氧化法等，但這些處理方法普遍存在經(jīng)濟(jì)成本高和二次污染等問題，從 長遠(yuǎn)發(fā)展角度看并不是最佳的處理方法。傳統(tǒng)的污水處理廠工藝也并不能將這類有機(jī)污染 物有效的去除，因此，應(yīng)積極尋求新的有效去除水體中PPCP的方法。
[0005] 而微生物法通過生物吸附及生物降解，能有效的去除PPCP，是目前相對(duì)而言較為 環(huán)境友好和成本低廉的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于硫酸鹽 還原菌(簡稱SRB)去除新興有機(jī)物微污染物(即新興有機(jī)微污染物)的水處理方法。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述水處理方法的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種基于SRB去除新興有機(jī)微污染物的水處理方法，包含如下步驟：
[00?0] (1)反應(yīng)裝置的啟動(dòng)：
[0011]①啟動(dòng)第一階段：向反應(yīng)器中加入SRB活性污泥（即硫酸鹽還原菌活性污泥），調(diào)節(jié) 反應(yīng)體系pH，控制體系在厭氧環(huán)境，含有碳源、氮源、硫源、磷源、含有微量元素的人工合成 廢水進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行污泥馴化（即馴化微生物適應(yīng)硫源存在的情況）；反應(yīng)器啟動(dòng)初期，整 個(gè)過程中無新興有機(jī)微污染物的投加，主要目的在提高硫的轉(zhuǎn)化效果，特別是硫酸鹽還原 效果，時(shí)間為1.5~2個(gè)月，進(jìn)水中碳、氮、磷的質(zhì)量濃度比值為100:10:1;
[0012]②啟動(dòng)第二階段：當(dāng)S〇42_的去除率達(dá)到85 %，對(duì)⑶D的去除率達(dá)到90%時(shí)，添加新 興有機(jī)微污染物到進(jìn)水中，進(jìn)入啟動(dòng)第二階段，啟動(dòng)第二階段對(duì)厭氧硫酸鹽還原活性污泥 進(jìn)行進(jìn)一步的馴化培養(yǎng)，時(shí)間為1.0~2個(gè)月；其中，含有碳源、硫源、磷源、氮源、微量元素和 新興有機(jī)微污染物進(jìn)水進(jìn)入反應(yīng)器即開始厭氧硫酸鹽還原去除有機(jī)污染物階段，在該階段 進(jìn)水中的新興有機(jī)微污染物濃度比較低(為l〇〇yg/L)，進(jìn)水中碳、氮、磷的質(zhì)量濃度比值為 100:10:1，以達(dá)到微生物馴化的目的，從而完成反應(yīng)裝置的啟動(dòng)；
[0013] 啟動(dòng)第一階段和啟動(dòng)第二階段的工藝操作條件為:進(jìn)出水通過蠕動(dòng)栗控制，進(jìn)水 流量Q為2.6L/d，同時(shí)通過內(nèi)循環(huán)來使泥水混合均勻，內(nèi)循環(huán)設(shè)置為5個(gè)Q，反應(yīng)溫度20~35 °C，進(jìn)水pH為6 · 9~7 · 1，水力停留時(shí)間1 Oh;
[0014] (2)基于SRB活性污泥去除新興有機(jī)微污染物的微生物強(qiáng)化：
[0015] ①啟動(dòng)完成后，進(jìn)水保持碳、氮、硫、磷的質(zhì)量濃度比值為100:10:1，同時(shí)添加新興 有機(jī)微污染物到進(jìn)水中，在該階段進(jìn)水中新興有機(jī)微污染物的濃度由低濃度逐漸增加（由 500yg/L逐漸增加至2000yg/L)，以強(qiáng)化SRB活性污泥對(duì)新興有機(jī)微污染物的去除，通過直接 降解或共代謝作用利用加入的有機(jī)污染物來進(jìn)行硫酸鹽還原；步驟①工藝操作條件為:進(jìn) 出水通過蠕動(dòng)栗來控制，進(jìn)水流量Q為2.6L/d，同時(shí)通過內(nèi)循環(huán)來使泥水混合均勻，內(nèi)循環(huán) 設(shè)置為5個(gè)Q，反應(yīng)溫度20~35°C，進(jìn)水pH為6.9~7.1，水力停留時(shí)間10h;新興有機(jī)微污染物 增加的濃度梯度為:500yg/L，1000yg/L，1500yg/L，2000yg/L，每個(gè)濃度條件下維持兩周；
[0016] ②進(jìn)水保持碳、氮、硫、磷的質(zhì)量濃度比值為100:10:1，同時(shí)添加新興有機(jī)微污染 物到進(jìn)水中，在該階段維持進(jìn)水中有機(jī)污染物的濃度為l〇〇〇yg/L，逐漸縮短水力停留時(shí)間， 以強(qiáng)化以硫酸鹽還原活性污泥來降解有機(jī)污染物的硫酸鹽還原菌成為主要功能微生物；當(dāng) S〇42_的去除率為85%，C0D的去除率為90%，對(duì)有機(jī)污染物的去除效果穩(wěn)定時(shí)，完成以SRB活 性污泥去除有機(jī)污染物的微生物的強(qiáng)化過程，進(jìn)而建立起基于SRB活性污泥去除水中新興 有機(jī)微污染物的穩(wěn)定工藝環(huán)境；
[0017] 步驟②工藝操作條件為:進(jìn)出水通過蠕動(dòng)栗來控制，進(jìn)水流量Q從2.6L/d逐漸提高 到6.48L/d，同時(shí)通過內(nèi)循環(huán)來使泥水混合均勻，內(nèi)循環(huán)設(shè)置為5個(gè)Q，反應(yīng)溫度20~35°C，進(jìn) 水pH為6.9~7 · 1，水力停留時(shí)間由10h逐漸縮短至4h，每調(diào)節(jié)一次水力停留時(shí)間維持兩周再 進(jìn)行變量調(diào)整；
[0018] (3)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行：
[0019]以待處理廢水為進(jìn)水通入穩(wěn)定運(yùn)行的廢水處理系統(tǒng)，去除待處理廢水中碳源、硫 源以及新興有機(jī)微污染物；
[0020] 步驟(3)工藝操作條件為:進(jìn)出水通過蠕動(dòng)栗來控制，進(jìn)水流量Q為4.32L/d，同時(shí) 通過內(nèi)循環(huán)來使泥水混合均勻，內(nèi)循環(huán)設(shè)置為6個(gè)Q，反應(yīng)溫度20~35°C，進(jìn)水pH為6.9~ 7.1，水力停留時(shí)間6h，進(jìn)水中碳、氮、磷的質(zhì)量濃度比值為100:10:1。
[0021] 步驟（1)所述的反應(yīng)器為上流式硫酸鹽還原厭氧污泥床反應(yīng)器（Sulfate reduction up-flow sludge bed簡稱SRUSB)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，由進(jìn)、出水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)和 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)組成，本裝置采用溢流出水，底部進(jìn)水。由取樣閥、取樣管、進(jìn)水桶、出水桶、進(jìn)水 栗、出水栗、內(nèi)循環(huán)栗、進(jìn)水管、出水管、內(nèi)循環(huán)管、進(jìn)水閥、0RP探頭、pH探頭、0RP主機(jī)、pH主 機(jī)和反應(yīng)器主體組成。
[0022] 步驟（1)所述的反應(yīng)器反應(yīng)體積優(yōu)選為1.08L，人工合成廢水進(jìn)水優(yōu)選為5L，進(jìn)水 通過蠕動(dòng)栗以一定的流速經(jīng)反應(yīng)器底部進(jìn)入，出水以溢流的方式由出水管經(jīng)蠕動(dòng)栗排除； SRB活性污泥加入方式為泥水混合，投加量為300mL。
[0023] 步驟(1)所述人工合成廢水中碳源由醋酸鈉提供，硫源由無水硫酸鈉提供，磷源由 K2HP〇4和KH2P〇4提供，氮源由NH4C1提供，微量元素包括Fe、Cu、Mn、Zn、Co、K、I等微量元素;所 述人工合成廢水中COD約為500mg/L，S〇4 2-_S濃度約為275mg/L左右，P-HP042-、H2P〇4-的初始 濃度均為5mg/L，N-NH4+的初始濃度為50mg/L;所述人工合成廢水pH優(yōu)選為7.0。
[0024] 步驟(1)、（2)、（3)所述的新興有機(jī)微污染物為磺胺甲噁唑(SMX)。
[0025] 步驟（1)所述的反應(yīng)體系中SRB活性污泥濃度為17.59g MLSS/L，SRB活性污泥的 MLVSS/MLSS = 0.81，COD: S = 1.8;所述的反應(yīng)體系pH用鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)，反應(yīng)體系 pH調(diào)節(jié)為6 · 5~8 · 0。
[0026]步驟（1)中所述厭氧環(huán)境用N2曝氣清除反應(yīng)體系內(nèi)的空氣，以控制體系在厭氧環(huán) 境，N2曝氣的時(shí)間以清除反應(yīng)體系內(nèi)的空氣為準(zhǔn)，優(yōu)選為1~30min。
[0027]步驟(2)中所述的逐漸縮短水力停留時(shí)間是指通過以1011、811、61 1、411的梯度來逐漸 縮短水力停留時(shí)間，將水力停留時(shí)間由1 Oh逐漸縮短至4h，每調(diào)節(jié)一次水力停留時(shí)間維持兩 周再進(jìn)行變量調(diào)整;步驟②具體操作為:進(jìn)水保持碳、氮、硫、磷的質(zhì)量濃度比值為100:10: 1，同時(shí)添加新興有機(jī)微污染物到進(jìn)水中，在該階段維持進(jìn)水中有機(jī)污染物的濃度為1〇〇〇μ g/L，通過以101 1、811、611、411的梯度來逐漸縮短水力停留時(shí)間，每個(gè)變量下維持一個(gè)周期兩 周。
[0028]步驟(3)中所述待處理廢水中新興有機(jī)微污染物濃度為lOOyg/L。
[0029]上述基于SRB去除新興有機(jī)微污染物的水處理方法在處理含新興有機(jī)微污染物廢 水中的應(yīng)用。
[0030] 本發(fā)明的原理：系統(tǒng)中硫酸鹽還原菌（Sulfate-Reducing Bacteria，SRB)作為反 應(yīng)器中的功能菌，可利用硫酸鹽及其他氧化態(tài)硫化合物作為其代謝活動(dòng)中的電子受體，以 包括烷烴、長鏈脂肪酸及芳香族化合物在內(nèi)的多種有機(jī)物為電子供體，完成硫酸鹽還原反 應(yīng)，從而達(dá)到去除有機(jī)污染物的目的。本發(fā)明通過SRB活性污泥對(duì)新興有機(jī)微污染物的吸附 及生物降解，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的有效去除。
[0031] 硫酸鹽還原反應(yīng)：
[0032] 100gC0D+150.2g S042"+47.3g H20^53.2g H2S+1.9gslugde+190.9g HC03"
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0034] (1)采用上流式硫酸鹽還原厭氧污泥床反應(yīng)器（SRUSB)，反應(yīng)過程為厭氧，工藝運(yùn) 行簡單且便于操作。
[0035] (2)在啟動(dòng)反應(yīng)器時(shí)，分階段先進(jìn)行硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽的馴化，然后在硫還 原的基礎(chǔ)上對(duì)硫酸鹽還原菌去除新興有機(jī)微污染物的馴化，這樣的馴化過程保證了后期以 硫還原去除新興有機(jī)微污