厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境污染生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降 解苯系物的方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油作為工業(yè)的"血液"，是國(guó)家生存和發(fā)展不可或缺的戰(zhàn)略資源，對(duì)保障國(guó)家經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)發(fā)展W及國(guó)防安全有著不可估量的作用。但在其開(kāi)采、膽運(yùn)、使用及廢棄過(guò)程中， 由于石油泄漏、井噴事故或含油廢物的排放等活動(dòng)，不可避免的導(dǎo)致大量的油類污染物進(jìn) 入地表水環(huán)境中，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。繼農(nóng)藥污染之后，石油控類污染物已成為另一 重大環(huán)境問(wèn)題。石油控類污染物化學(xué)成分主要是燒控、苯、甲苯、二甲苯、復(fù)雜芳香控等，大 部分為致癌、致崎和致突變物質(zhì)，其中苯系物度TE訝因其相對(duì)高的水溶性和毒性而引起人 們的高度重視。此外，在非常規(guī)天然氣-頁(yè)巖氣開(kāi)采水力壓裂返排液中監(jiān)測(cè)到較高濃度的 苯和甲苯，壓裂液和返排液的管理不當(dāng)同樣會(huì)導(dǎo)致苯系物進(jìn)入環(huán)境。因此，控制和削減水體 中BTEX污染已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，而開(kāi)發(fā)高效、綠色的凈化BTEX污染水的新 技術(shù)也成為政府和科研機(jī)構(gòu)共同關(guān)注的問(wèn)題之一。
[0003] 在厭氧條件下，反硝化降解苯系物為水體中苯系物的污染控制提供了新視角，在 此過(guò)程中，硝酸鹽不完全轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，部分轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，其反應(yīng)如下：
(i) a)
[0006] 但該降解過(guò)程中常常出現(xiàn)亞硝酸鹽的累積，致使微生物降解苯間歇性停滯，且降 解周期長(zhǎng)、降解速率相對(duì)較低等因素限制了其實(shí)際應(yīng)用，即使長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的反應(yīng)器，苯的 降解速率也相對(duì)較低，而限制苯的厭氧微生物降解的因素可能是降解過(guò)程中亞硝酸鹽的 累積。厭氧氨氧化W亞硝酸鹽為電子受體氧化氨，最終產(chǎn)物為氮?dú)夂退且粋€(gè)完全自養(yǎng)生 物過(guò)程，根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)，在亞硝酸鹽還原的生物過(guò)程中，愈復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)電子供體的產(chǎn) 能愈高，例如，在W亞硝酸鹽為電子受體時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)（3)所能產(chǎn)生的ATP低于對(duì)甲 基酪的反硝化反應(yīng)（4)
[0009] AG。' =-4413.8KJ/mol[0010] 且苯酪等物質(zhì)的添加可W達(dá)到強(qiáng)化厭氧氨氧化菌的目的已被證實(shí)。 誘 (為）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種新的高效的厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的方 法，不同于W往的反硝化降解苯系物方法，該方法可W消除亞硝酸鹽的累積、提高苯系物降 解的速率，從而徹底消除污水中苯系物的污染。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的方法，包括如 下步驟：取含有反硝化降解苯系物菌種的污泥，對(duì)其中的反硝化降解苯系物菌種進(jìn)行富集 培養(yǎng)，將培養(yǎng)好后的污泥接入?yún)捬醴磻?yīng)器中，另取厭氧氨氧化污泥接入?yún)捬醴磻?yīng)器中，進(jìn)行 厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的污泥的馴化培養(yǎng)，然后用馴化培養(yǎng)好的污泥進(jìn)行含苯 系物污水的處理；具體步驟如下：
[001引 （1)厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的污泥馴化培養(yǎng)
[0014] 將富集了反硝化降解苯系物菌種的污泥和厭氧氨氧化污泥接入?yún)捬醴磻?yīng)器中，兩 種污泥體積比例按照厭氧氨氧化污泥能夠消耗完含反硝化降解苯系物菌種污泥中積累的 亞硝酸鹽為準(zhǔn)；在反應(yīng)器中加入培養(yǎng)液，使得泥水混合物體積達(dá)到反應(yīng)器的工作體積；曝成 與C〇2的混合氣體，使反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到厭氧狀態(tài)，在反應(yīng)器內(nèi)加入苯，運(yùn)行反應(yīng)器，定期檢測(cè) 苯含量，當(dāng)檢測(cè)不出苯的含量時(shí)即表示一個(gè)周期結(jié)束，排出反應(yīng)器工作體積一百分之一體 積的泥水混合物丟棄，靜置沉淀，排出反應(yīng)器工作體積一半體積的溶液，然后重新補(bǔ)入培養(yǎng) 液，重新加入苯，即可開(kāi)始一個(gè)新的周期運(yùn)行；當(dāng)反應(yīng)器中苯的平均降解速率穩(wěn)定時(shí)，即可 進(jìn)行含苯系物的污水處理；
[0015] (2)含苯系物的污水處理
[0016] 污水預(yù)處理：在含有苯系物的待處理污水中加入礦物質(zhì)、前述的微量元素溶液和 前述的維生素溶液混勻，得到污水預(yù)處理液；
[0017] 待步驟（1)中完成厭氧氨氧化協(xié)同反硝化降解苯系物的污泥馴化培養(yǎng)的反應(yīng)器 停止運(yùn)行后，排出反應(yīng)器工作體積一半體積的溶液，進(jìn)50%反應(yīng)器工作體積的污水預(yù)處理 液，曝成與CO2的混合氣體，使得反應(yīng)器內(nèi)為厭氧狀態(tài)，運(yùn)行反應(yīng)器，當(dāng)檢測(cè)不出苯系物時(shí)， 排出反應(yīng)器工作體積一百分之一體積的泥水混合物丟棄，停止攬拌，靜置沉淀，排出反應(yīng)器 工作體積一半體積的溶液進(jìn)至傳統(tǒng)的硝化反硝化反應(yīng)器中處理殘留的硝酸鹽、氨氮，重新 進(jìn)污水預(yù)處理液，開(kāi)始一個(gè)新的污水處理周期；從傳統(tǒng)的硝化反硝化反應(yīng)器中排出的水即 為處理完畢的水。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，所述反硝化降解苯系物菌種的污泥，其富集培養(yǎng)方法包括如 下步驟：
[0019] (1)污泥預(yù)處理：
[0020] 取含有反硝化降解苯系物菌種的污泥加入培養(yǎng)液混合得到泥水混合物；
[0021] 似反硝化降解苯系物菌種的培養(yǎng)
[0022] 將前述預(yù)處理后的泥水混合物加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，曝的和CO2的混合氣體使反應(yīng) 器內(nèi)部為厭氧狀態(tài)，在反應(yīng)器內(nèi)加入苯，運(yùn)行反應(yīng)器，定期監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中的苯濃度，當(dāng)檢測(cè) 不到苯時(shí)，重新添加苯；反應(yīng)器每運(yùn)行完一個(gè)周期，從反應(yīng)器內(nèi)排出反應(yīng)器工作體積的百分 之一的泥水混合物丟棄，靜置沉淀，并排出工作體積一半體積的溶液，重新補(bǔ)入新的前述培 養(yǎng)液；反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行約6-8個(gè)月，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的苯降解速率穩(wěn)定時(shí)，可W用于下一步的苯 系物降解工藝中。
[0023] 在上述技術(shù)方案中，所述培養(yǎng)液由營(yíng)養(yǎng)液、維生素溶液和微量元素溶液混合而得， 配比為每升營(yíng)養(yǎng)液中加入0. 5mL微量元素溶液和ImL維生素溶液；所述營(yíng)養(yǎng)液中各組分 及其含量為：KH2PO40.8~1. 2g/l，胞2冊(cè)〇40.6~1. Og/1，（NH4)2S040 . 4~0.6g/l，M拆〇4 0. 1~0. 3g/l, CaClz 0. 4~0.6g/l, Na肥〇32. 3~2. 7g/l, NaN〇30. 1~0. 3g/l ;所述污水 預(yù)處理液中礦物質(zhì)組分及含量與所述營(yíng)養(yǎng)液中組分和含量相同. W24]所述維生素溶液中各組分及其含量為：0. 15~0.25mg^維生素Bi,0.05~0. 15mg/l維生素Bz, 0. 15~0. 25mg/l煙堿酸酷胺，0. 4~0.6mg/l維生素Be, 0. 05~ 0. 15mg/l泛酸，0. 05~0. 15mg/l維生素町2,0.0 l~0.〇3mg/l維生素H，0. 05~0. 15mg/l p-氨基苯甲酸，0.04~0.06mg^葉酸，0.04~0.06mg^硫辛酸；配制好后滅菌處理； 陽(yáng)0巧]所述微量元素溶液中各組分及其含量為：0. 004~0. 006mg/l HzSe化，0. 004~0. 006mg/l Mnclz ? 4&0,0. 004~0. 006mg/l FeS〇4? 7&0,0. 07~0. 08mg/lCoCl2 ? 6&0， 0. 04~0. 06mg/l aiCl2,〇. 004~0. 006mg/l &80,0. 004~0. 006mg/lNaMo〇4.2H2〇， 0. 008~0.012mg/l CuCl2.2H2〇,0. 02~0.022mg/lNiS〇4?細(xì)2〇,〇. Ol~〇.〇3mg/ IAICI3? 6&0,0. 02~0. 03mg/l邸TA。
[0026] 作為優(yōu)選地，所述營(yíng)養(yǎng)液中各組分及其含量為：皿2?〇41.〇肖/1，化2冊(cè)〇40.8g/ 1，（畑4)25〇40. 5g/l，M拆O40. 2g/l, CaClz 0. 05g/l, Na肥O32. 5g/l, NaN〇30. 2g/l ;
[0027] 所述維生素溶液中各組分及其含量為：0. 2mg^維生素Bi,0.Img^維生素B2， 0. 2mg/l煙堿酸酷胺，0. 5mg/l維生素Be，0.1 mg/!泛酸，0.1 mg/!維生素Bi2,〇.〇2mg/l維生 素H，0. lmg/1 p-氨基苯甲酸，0. 05mg/l葉酸，0. 05mg/l硫辛酸； 陽(yáng)02引所述微量元素溶液中各組分及其含量為：〇. 005mg/lHzSeOs, 0. 005mg/l Mnclz? 4&0,0. 005mg/lFeS〇4*7H2〇,0. 075mg/lCoCl2*6H2〇,0.05mg/lZnCl2,0.005mg/ I&80,0. 005mg/lNaMo〇4 ? 2電0,0.Olmg/1C11CI2? 2電0,0.021mg/lNiS〇4? 6電0,0. 02mg/ IAICI3? 6&0,0. 025mg/l邸TA;
[0029] 在上述技術(shù)方案中，所述曝N2與CO2的混合氣體，N2:0)2的體積配比為80:20。
[0030] 運(yùn)行反應(yīng)器時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)抑控制在6.8-7. 2,溫度控制在20-25 °C。
[0031] 所述厭氧反應(yīng)器是SBR反應(yīng)器或者UASB反應(yīng)器或者EGSB反應(yīng)器。