一种海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水的方法

摘要

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水的方法，先从海洋底泥中提取污泥进行淘洗，再采用含有氨氮和亚硝态氮的海水富集培养污泥中的海洋厌氧氨氧化菌，然后将含海水污水引入已经富集有海洋厌氧氨氧化菌的反应器中，海洋厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体以亚硝态氮为电子受体将二者转化为氮气排出反应器，实现含海水污水的脱氮处理；其整体工艺过程简单，操作控制灵活，可以实现含海水污水的高效脱氮，节省能源和材料，生产成本低，经济效益好，便于推广应用。

说明书

技术领域：

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种含海水污水的生物处理工艺技术，特别是一种海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水的方法。

背景技术

水资源紧缺已是世界性危机，目前全球有100多个国家缺水，我国也是淡水资源较为贫乏的国家。由于城市化进程的加快和经济的迅速发展，城市的需水量增长速度惊人，水的供求矛盾在我国许多地方成为制约工农业发展的瓶颈，特别是中国经济发达的沿海地区存在着严重的缺水危机。开发海水资源，实施海水利用是解决我国沿海城市水资源短缺的有效途径之一。海水的直接利用主要表现在工业冷却水、工业生产用水和城市生活用水等方面，虽然海水利用具有重大的社会效益和经济效益，但无论海水用于哪一方面，其最终都将排入城市污水处理系统，由此产生的含海水污水，由于其高浓度的盐分会造成微生物细胞渗透压快速改变，导致菌体细胞破裂或抑制细菌生长，使生物处理系统受到破坏。因此，含海水污水的生物处理是现有技术的一大难点。

海洋厌氧氨氧化菌广泛分布于海洋底泥、海岸和浅滩等自然环境中，它能直接以亚硝酸盐为电子受体，以铵盐作为电子供体，在厌氧条件下将二者直接转化为氮气，同时生成少量的硝酸盐，海洋厌氧氨氧化菌在海洋氮素循环中发挥着重要作用，由其所产生的氮气占海洋所产氮气总量的30％-50％。海洋厌氧氨氧化菌本身生长的环境就是高盐度的海洋环境，不需要经过漫长的盐度驯化就能在高盐环境中保持活性。因此，采用海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水可以打破现有技术的瓶颈，实现含海水污水的高效脱氮。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种新型工艺和原理的含海水污水处理方法，以工业生产过程中排放的各种含海水污水为对象，采用新技术对废水进行高效处理。

为了实现上述目的，本发明采用序批式生物膜反应器或者连续式生物膜反应器，在反应器外部包裹一层锡纸进行避光处理，避免光照对海洋厌氧氨氧化菌的影响，反应器所用的填料为悬浮填料或组合填料，填料的填充率为10％-90％，微生物附着生长于填料上，避免其随着水流流失，所用的反应器不需要设置加热装置，始终在常温下运行，具体处理过程为：

(1)从海洋底泥中提取污泥，采用淘洗液对污泥淘洗3-5次，每次5-15分钟，淘洗完成后静置10-60分钟，待污泥沉淀完全后倒掉上层的淘洗液，去除污泥里的杂质得到淘洗后的污泥，并将淘洗后的污泥倒入反应器中，其中淘洗液中各成分的含量为磷酸二氢钾0.01g/L、氯化钙0.006g/L和硫酸镁0.05g/L；

(2)采用含有氨氮和亚硝态氮的海水富集培养污泥中的海洋厌氧氨氧化菌，将海水通入反应器中，并向海水中依次投加磷酸二氢钾、氯化钙、碳酸氢钾、硫酸镁、微量元素I和微量元素Ⅱ，初始进水时氨氮和亚硝态氮含量为100-120mg/L，控制海水pH为7.0-8.0，水力停留时间5-50小时，培养35-55天后，保持亚硝态氮含量不变，减少进水氨氮含量至70-90mg/L；再经过60-80天的培养后，同时减少氨氮和亚硝态氮含量分别至30-50mg/L和50-70mg/L；其中每升海水中投加磷酸二氢钾0.01-0.05mg、氯化钙投加量为0.1-0.5mg、碳酸氢钾投加量为0.5-5mg、硫酸镁0.1-0.5mg、微量元素I0.1-2mL和微量元素Ⅱ0.1-2mL，微量元素I的成分及含量为：乙二胺四乙酸1-10g/L、硫酸亚铁1-10g/L，微量元素Ⅱ的成分及含量为：乙二胺四乙酸10-20g/L、高硼酸0.01-0.05g/L、氯化锰0.5-2g/L、硫酸铜0.1-0.5g/L、硫酸锌0.1-1g/L、氯化镍0.1-0.5g/L、氯化钴0.1-0.5g/L、硒酸钠0.1-0.5g/L；

(3)将含海水污水引入已经富集有海洋厌氧氨氧化菌的反应器中，海洋厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体以亚硝态氮为电子受体将二者转化为氮气排出反应器，实现含海水污水的高效脱氮处理。

本发明所述反应器中的海洋厌氧氨氧化菌经历了菌体自溶阶段(5-50天)、活性迟滞阶段(20-200天)、活性提高阶段(10-60天)和稳定运行阶段(5-20天)四个阶段，污泥由刚进入反应器时的黑色泥状变为褐色絮状，进而由褐色絮状变为暗红色絮状污泥，最终由暗红色絮状污泥变为砖红色大颗粒状；通过扫描电镜观察发现污泥为具有漏斗状缺口的球菌，具备海洋厌氧氨氧化菌的典型特征，实现了海洋厌氧氨氧化菌的富集培养。

本发明所述序批式生物膜反应器或者连续式生物膜反应器、悬浮填料或组合填料均为现有市售产品。

本发明与现有技术相比，其整体工艺过程简单，操作控制灵活，可以实现含海水污水的高效脱氮，节省能源和材料，生产成本低，经济效益好，便于推广应用。

附图说明：

图1为本发明富集培养的海洋厌氧氨氧化菌扫描电镜照片。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

本实施例采用序批式生物膜反应器或者连续式生物膜反应器，在反应器外部包裹一层锡纸进行避光处理，避免光照对海洋厌氧氨氧化菌的影响，反应器所用的填料为悬浮填料或组合填料，填料的填充率为10％-90％，微生物附着生长于填料上，避免其随着水流流失，所用的反应器不需要设置加热装置，始终在常温下运行，具体处理过程为：

(1)从海洋底泥中提取污泥，采用淘洗液对污泥淘洗3-5次，每次5-15分钟，淘洗完成后静置10-60分钟，待污泥沉淀完全后倒掉上层的淘洗液，去除污泥里的杂质得到淘洗后的污泥，并将淘洗后的污泥倒入反应器中，其中淘洗液中各成分的含量为磷酸二氢钾0.01g/L、氯化钙0.006g/L和硫酸镁0.05g/L；

(2)采用含有氨氮和亚硝态氮的海水富集培养污泥中的海洋厌氧氨氧化菌，将海水通入反应器中，并向海水中依次投加磷酸二氢钾、氯化钙、碳酸氢钾、硫酸镁、微量元素I和微量元素Ⅱ，初始进水时氨氮和亚硝态氮含量为100-120mg/L，控制海水pH为7.0-8.0，水力停留时间5-50小时，培养35-55天后，保持亚硝态氮含量不变，减少进水氨氮含量至70-90mg/L；再经过60-80天的培养后，同时减少氨氮和亚硝态氮含量分别至30-50mg/L和50-70mg/L；其中每升海水中投加磷酸二氢钾0.01-0.05mg、氯化钙投加量为0.1-0.5mg、碳酸氢钾投加量为0.5-5mg、硫酸镁0.1-0.5mg、微量元素I0.1-2mL和微量元素Ⅱ0.1-2mL，微量元素I的成分及含量为：乙二胺四乙酸1-10g/L、硫酸亚铁1-10g/L，微量元素Ⅱ的成分及含量为：乙二胺四乙酸10-20g/L、高硼酸0.01-0.05g/L、氯化锰0.5-2g/L、硫酸铜0.1-0.5g/L、硫酸锌0.1-1g/L、氯化镍0.1-0.5g/L、氯化钴0.1-0.5g/L、硒酸钠0.1-0.5g/L；

(3)将含海水污水引入已经富集有海洋厌氧氨氧化菌的反应器中，海洋厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体以亚硝态氮为电子受体将二者转化为氮气排出反应器，实现含海水污水的高效脱氮。

本实施例所述反应器中的海洋厌氧氨氧化菌经历了菌体自溶阶段(5-50天)、活性迟滞阶段(20-200天)、活性提高阶段(10-60天)和稳定运行阶段(5-20天)四个阶段，污泥由刚进入反应器时的黑色泥状变为褐色絮状，进而由褐色絮状变为暗红色絮状污泥，最终由暗红色絮状污泥变为砖红色大颗粒状；通过扫描电镜观察发现污泥为具有漏斗状缺口的球菌，具备海洋厌氧氨氧化菌的典型特征，实现了海洋厌氧氨氧化菌的富集培养。

本实施例所述序批式生物膜反应器或者连续式生物膜反应器均为现有市售产品。

实施例1：

本实施例采用的生物处理系统为连续式生物膜反应器实现，反应器外部包裹一层锡纸进行避光处理，避免光照对海洋厌氧氨氧化菌的影响，反应器所用的填料是阶梯环填料，填料的填充率为80％，微生物附着生长于填料上，避免了随着水流流失，反应器不设置加热装置，始终在常温下运行，具体处理过程为：

(1)从某海域海洋底泥中提取污泥，采用淘洗液对污泥反复淘洗5次，每次10分钟，淘洗后静置50分钟，待污泥沉淀完全后倒掉上层的淘洗液，去除里面的杂质，然后将淘洗后的污泥倒入反应器中，其中淘洗液的成分为磷酸二氢钾(0.01g/L)、氯化钙(0.006g/L)和硫酸镁(0.05g/L)；

(2)采用含有氨氮和亚硝态氮的海水富集培养污泥中的海洋厌氧氨氧化菌，并向海水中投加磷酸二氢钾(0.02mg/L)、氯化钙(0.25mg/L)、碳酸氢钾(2mg/L)、硫酸镁(0.2mg/L)、微量元素I(0.5mL/L)和微量元素Ⅱ(1mL/L)，初始进水氨氮和亚硝态氮含量为110mg/L，控制进水pH为7.5，水力停留时间为20小时，培养50天后，保持亚硝态氮含量不变，减少进水氨氮含量至80mg/L，再经过70天的培养后，同时减少氨氮和亚硝态氮含量至40mg/L和60mg/L；其中微量元素I的成分及含量为：乙二胺四乙酸(5g/L)、硫酸亚铁(8g/L)；微量元素Ⅱ的成分及含量为：乙二胺四乙酸(12g/L)、高硼酸(0.05g/L)、氯化锰(1g/L)、硫酸铜(0.2g/L)、硫酸锌(0.5g/L)、氯化镍(0.1g/L)、氯化钴(0.2g/L)、硒酸钠(0.25g/L)；

(3)将含海水污水引入已经富集有海洋厌氧氨氧化菌的反应器中，含海水污水中氨氮和亚硝态氮含量分别为67mg/L和82mg/L，控制水力停留时间12小时，反应器内pH为7.5，海洋厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体以亚硝态氮为电子受体将二者转化为氮气排出反应器，总氮去除率为89％，实现了含海水污水的高效脱氮。

本实施例市售反应器中的海洋厌氧氨氧化菌经历了菌体自溶阶段(15天)、活性迟滞阶段(136天)、活性提高阶段(30天)和稳定运行阶段(8天)共四个阶段。污泥由刚进入反应器时的黑色泥状变为褐色絮状，进而由褐色絮状变为暗红色絮状污泥，最终由暗红色絮状污泥变为砖红色大颗粒状，通过扫描电镜观察发现污泥为具有漏斗状缺口的球菌(如图1所示)，具备海洋厌氧氨氧化菌的典型特征，实现了海洋厌氧氨氧化菌的富集培养。