基于降低除磷微生物厭氧釋磷同時(shí)提高吸磷/釋磷比及生物除磷效果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于降低除磷微生物厭氧釋磷同時(shí)提高吸磷/釋磷比及生物除磷效果的方法。該方法首先將褐煤腐殖質(zhì)進(jìn)過磺化改性，然后再將其投加到污水生物處理系統(tǒng)中，用于改善除磷微生物活性，提高污水生物除磷的效果。
【背景技術(shù)】
[0002]污水(特別是生活污水)中磷元素的過量排放是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因。富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水質(zhì)惡化，給飲用水處理增加困難；同時(shí)還導(dǎo)致水體中溶解氧濃度隨藻類覆蓋水面而降低，引起水生生物缺氧窒息致死，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)引起整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。為防治水體富營(yíng)養(yǎng)化問題，我國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對(duì)城市耳機(jī)污水處理廠出水中磷含量做了嚴(yán)格規(guī)定，其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)TP ( 0.5 mg/L，B標(biāo)準(zhǔn)TP (I mg/Lo由此可見，無論現(xiàn)有污水處理廠還是新建污水廠都面臨著深度除磷的嚴(yán)峻要求。
[0003]生物除磷主要通過除磷微生物在厭氧-好氧交替操作條件下的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的去除。在厭氧條件下，除磷微生物吸收污水中的易降解有機(jī)物，并將其儲(chǔ)存為貯能物質(zhì)聚羥基烷酸(PHA)，這個(gè)過程中的能量主要來源于聚磷(Poly-P)的水解；同時(shí)細(xì)胞內(nèi)的糖原也發(fā)生水解，提供了另外小部分能量以及合成PHA所需要的還原力NADH2。因此，在厭氧階段出現(xiàn)了大量磷的釋放。在好氧條件下，除磷微生物以游離氧為電子受體，氧化厭氧下儲(chǔ)存的PHA產(chǎn)生能量，用于吸收磷、細(xì)胞生長(zhǎng)和合成糖原。因此，在好氧階段出現(xiàn)磷的吸收?？梢姟Ｖ挥泻醚跷琢看笥趨捬踽屃琢?，才能達(dá)到去除污水中磷的目的；厭氧釋磷越少、除磷過程吸磷/釋磷比越高，除磷效果會(huì)越好。然而，到目前為止，未見關(guān)于通過減少厭氧釋磷、提高吸磷/釋磷比，來達(dá)到提高生物除磷效果的報(bào)道。
[0004]腐殖質(zhì)是自然界中廣泛存在的大分子有機(jī)物質(zhì)，它是動(dòng)植物殘?bào)w經(jīng)過長(zhǎng)期物理、化學(xué)、生物作用而形成的穩(wěn)定且復(fù)雜的有機(jī)物，被廣泛用于農(nóng)林牧、石油、化工、建材等領(lǐng)域。目前很多研宄表明，腐殖酸不僅可以影響無機(jī)金屬的迀移轉(zhuǎn)化還可以促進(jìn)復(fù)雜有機(jī)物的生物降解。褐煤腐殖質(zhì)是一種存在于褐煤中的天然腐殖質(zhì)類物質(zhì)。由于其毒副作用小，因而適用范圍很廣，但尚未發(fā)現(xiàn)使用磺化改性后的褐煤腐殖質(zhì)來改善生物除磷微生物厭氧和好氧活性的報(bào)導(dǎo)。
[0005]本發(fā)明從降低污水除磷系統(tǒng)的厭氧磷釋放量，同時(shí)提高除磷過程吸磷/釋磷比的角度出發(fā)，提出了通過向污水生物除磷系統(tǒng)投加磺化改性褐煤腐殖質(zhì)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、高效、快速的生物強(qiáng)化除磷，對(duì)我國(guó)含磷污水的處理，具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過使用改性褐煤腐殖質(zhì)降低除磷微生物厭氧釋磷，同時(shí)提高除磷過程吸磷/釋磷比及污水生物除磷效果的方法。該方法首先將褐煤腐殖質(zhì)進(jìn)過磺化改性，然后將這種改性褐煤腐殖質(zhì)投加到污水生物處理系統(tǒng)中，用于改善除磷微生物活性，提高污水生物除磷的效果。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提出的基于降低除磷微生物厭氧釋磷同時(shí)提高吸磷/釋磷比及生物除磷效果的方法，包括以下步驟:
(1)將褐煤腐殖質(zhì)與濃硫酸以一定比例混合，并保證濃硫酸完全浸沒褐煤腐殖質(zhì)。同時(shí)加入玻璃珠，在高溫條件下反應(yīng)一定的時(shí)間；所述褐煤腐殖質(zhì)與濃硫酸以每克褐煤腐殖質(zhì)3~5ml的比例混合，反應(yīng)溫度控制在150~180° C，反應(yīng)時(shí)間控制在l~3h ；
(2)將步驟(I)得到的反應(yīng)混合物置于蒸餾水中進(jìn)行冷卻，同時(shí)進(jìn)行攪拌，之后靜置一定的時(shí)間，棄去上清液，得下層混合物；
(3)將步驟(2)得到的下層混合物洗滌，置于透析袋中在超純水環(huán)境中進(jìn)行透析，其中以一定的次數(shù)更換超純水；
(4)將步驟(3)得到的透析產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，既得磺化改性褐煤腐殖質(zhì)；
(5)將步驟(4)得到的磺化改性褐煤腐殖質(zhì)投加到污水生物除磷系統(tǒng)的進(jìn)水中，即可除去水中的磷。
[0008]本發(fā)明中，步驟(2)中的靜置時(shí)間為12~24h。
[0009]本發(fā)明中，其中步驟(3)中的透析更換超純水的次數(shù)為3~5次。
[0010]本發(fā)明中，，其中步驟(5)中的磺化改性褐煤腐殖質(zhì)在進(jìn)水中的含量為100~400mg/L。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)磺化改性褐煤腐殖質(zhì)的加入，可以顯著降低污水除磷系統(tǒng)磷的厭氧釋放量，同時(shí)提高提高除磷過程吸磷/釋磷比，從而提高了污水生物除磷的效果。
[0012](2)本方法在合理的運(yùn)行參數(shù)下，城市污水中的總磷去除率可以達(dá)到99%以上，出水達(dá)到污水處理廠一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0013](3)利用廣泛存在的褐煤腐殖質(zhì)進(jìn)行磺化反應(yīng)得到的改性褐煤腐殖質(zhì)，在提高污水生物除磷效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了腐殖質(zhì)的資源化利用，是一種以廢治廢的保護(hù)環(huán)境方法。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0015]實(shí)施例1:
(I).褐煤腐殖質(zhì)的磺化改性
取5g褐煤腐殖質(zhì)，與20 ml濃硫酸混合，加入玻璃珠，在160。C下，反應(yīng)2 h。將得到的反應(yīng)混合物置于蒸餾水中進(jìn)行冷卻，同時(shí)進(jìn)行攪拌，之后靜置24 h，棄去上清液，得下層混合物。將得到的下層混合物洗滌，置于透析袋中在超純水環(huán)境中進(jìn)行透析，其中更換超純水3次；之后將透析產(chǎn)物進(jìn)行冷凍干燥，即得磺化改性褐煤腐殖質(zhì)。
[0016](2).投加磺化褐煤腐殖質(zhì)提高生物強(qiáng)化除磷的磷去除效果
待處理的含磷污水中COD為300 mg/L，總磷(TP)17 mg/L，投加磺化改性褐煤腐殖質(zhì)濃度為400 mg/Lo按充水比為0.785:1、水利停留時(shí)間為10.2 h及污泥泥齡12天的條件下，將該污水加入?yún)捬?好氧序批式反應(yīng)器(SBR)中，在厭氧條件下攪拌2 h，然后好氧曝氣3h。厭氧階段的釋磷量為54.3 mg/L，好氧階段的吸磷量為66.9 mg/L，凈吸磷量為12.6 mg/L，除磷過程的吸磷/釋磷比為1.23，同時(shí)出水的總磷濃度為0.2 mg/L,出水水質(zhì)符合污水處理廠一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0017]實(shí)施例2:
待處理的含磷污水的組成同實(shí)施例1，不加入實(shí)施例1所述的磺化改性褐煤腐殖質(zhì)而直接進(jìn)行生物除磷，其他操作同實(shí)施例1。厭氧階段的釋磷量為98.5 mg/L，好氧階段的吸磷量為108.9 mg/L，凈吸磷量為10.4 mg/L,除磷過程的吸磷/釋磷比為1.10，出水總磷濃度為2.3 mg/L,出水水質(zhì)不符合污水處理廠一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]對(duì)比實(shí)施例1與2可見，向含磷污水中投加磺化改性褐煤腐殖質(zhì)，可以減少厭氧釋磷量，同時(shí)提高除磷過程吸磷/釋磷比，提高生物除磷的效果。
[0019]實(shí)施例3:
褐煤腐殖質(zhì)的改性同實(shí)施例1，待處理的含磷污水中COD為260 mg/L，總磷(TP)20 mg/L，投加磺化改性褐煤腐殖質(zhì)濃度為300 mg/L?按充水比為0.714:1、水利停留時(shí)間為11.2h及污泥泥齡12天的條件下，將該污水加入序批式反應(yīng)器(SBR)中，在厭氧條件下攪拌1.5h，然后好氧曝氣2.5 h。厭氧階段的釋磷量為65.0 mg/L，好氧階段的吸磷量為79.1 mg/