一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，所述方法將重金屬污染的厭氧氨氧化污泥，用蒸餾水清洗，將水洗后的污泥加入密閉容器中，加入pH值為7.40～7.60的清洗液，通入氬氣除氧后密閉；將密閉容器在額定頻率為28kHz、超聲強(qiáng)度為0.6～0.8w·cm-2的條件下進(jìn)行超聲處理，然后再放入30～35℃恒溫?fù)u床中，在150～200rpm下避光振蕩，最后將振蕩后的泥水混合物離心，取沉淀即為激活的厭氧氨氧化污泥；本發(fā)明方法可有效緩解重金屬對(duì)厭氧氨氧化污泥的抑制作用，高效去除污泥表面吸附的重金屬，快速激活厭氧氨氧化細(xì)菌的脫氮活性。
【專利說明】一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法
(—)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活性污泥活化的方法，特別涉及一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法。
(二)

【背景技術(shù)】
[0002]厭氧氨氧化工藝因其無需外加有機(jī)碳源、脫氮負(fù)荷高、運(yùn)行費(fèi)用低、占地空間小等優(yōu)點(diǎn)成為目前最經(jīng)濟(jì)的新型生物脫氮工藝之一。然而由于實(shí)際廢水成分復(fù)雜，常含有厭氧氨氧化菌的抑制物，限制了厭氧氨氧化工藝在實(shí)際工程中的大規(guī)模應(yīng)用。
[0003]而重金屬就是多種含氮廢水中常見的有毒污染物之一，禽畜養(yǎng)殖廢水、垃圾滲濾液、制革等高含氮廢水中含有的重金屬離子(如Cu2+、Zn2+) —直是制約該技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用的障礙。這些含重金屬廢水短期會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生急性毒性影響，某些重金屬如Cu2+還會(huì)長期蓄積在微生物中，破壞細(xì)胞膜，抑制其酶活。
[0004]針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出了一種快速激活受重金屬抑制厭氧氨氧化污泥活性的方法。EDTA作為人工合成的有機(jī)螯合劑能在很寬的pH范圍內(nèi)與大部分重金屬特別是過渡重金屬形成穩(wěn)定的復(fù)合物，能解吸被吸附的金屬。利用EDTA螯合誘導(dǎo)重金屬增加其溶解性的方法是厭氧氨氧化污泥修復(fù)的一個(gè)新思路。
[0005]另外，低強(qiáng)度超聲輻射會(huì)對(duì)生物反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著刺激作用。超聲輻射會(huì)導(dǎo)致空化現(xiàn)象的發(fā)生并伴隨大量能量釋放，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)生物體產(chǎn)生物理或化學(xué)性狀變化，空化現(xiàn)象可以增加細(xì)胞壁通透性，提升微生物活性。為此，本發(fā)明提出EDTA螯合耦合低強(qiáng)度超聲輻射激活受重金屬抑制厭氧氨氧化污泥活性的新方法。本發(fā)明可有效激活受抑厭氧氨氧化污泥活性，高效去除污泥表面和內(nèi)部吸附的重金屬，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)器功能的快速恢復(fù)和重啟。
(三)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明提供一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，所述方法為:(1)取重金屬污染的厭氧氨氧化污泥，用去離子水清洗(優(yōu)選清洗5-8次)，將水洗后的污泥加入密閉容器中，加入PH值為7.40?7.60的清洗液，通入氬氣除氧后密閉；(2)將密閉容器在額定頻率為28kHz、超聲強(qiáng)度為0.6?0.8w -cm^2的條件下進(jìn)行超聲處理(優(yōu)選超聲處理1.9?2.1min),然后再放入30?35°C恒溫?fù)u床中，在150?200rpm下避光振蕩，形成上層清液、下層污泥的泥水混合物，振蕩至下層污泥中重金屬去除率大于80%，且上層清液中重金屬離子濃度在Ih內(nèi)的增率小于5% ;最后將振蕩后的泥水混合物離心，取沉淀即為激活的厭氧氨氧化污泥；
[0009]所述清洗液為含終濃度0.1?2mM EDTA 二鈉的培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液組成為:50?10mg.L—1 基質(zhì) NH4+-N、50 ?10mg.L-1NO2^-N,基質(zhì) NH4+_N 與基質(zhì) Ν02__Ν 濃度比為 1: 1，無機(jī)鹽濃縮液50ml.L—1，微量元素I 1.25ml.Γ1和微量元素II 1.25ml.L—1，溶劑為蒸餾水；
[0010]所述微量元素I組成為=EDTA 5.0Og.L-1，F(xiàn)eS049.14g.L—1，溶劑為蒸餾水；
[0011]所述微量元素II 組成為=EDTA 15.0g.?Λ ZnSO4.7Η20 0.430g.?Λ CoCl2.6Η20
0.240g.Γ1，MnCl2.4Η20 0.990g.Γ1，CuSO4.5Η20 0.250g.Γ1，NaMoO4.2Η20 0.220g.Γ1，NiCl2.6Η20 0.210g.ΙΛ H3BO40.014g.L—1，溶劑為蒸餾水；
[0012]所述的無機(jī)鹽濃縮液成分為=NaH2PO40.2g.L-1，MgSO4.7Η20 1.172g.L-1，CaCl20.113g.L_\ NaHC0316.8g.L_\ 溶劑為蒸餾水。
[0013]進(jìn)一步，所述清洗液是用2M稀鹽酸和IM NaOH水溶液將pH調(diào)節(jié)至7.40?7.60。
[0014]進(jìn)一步，所述重金屬污染的厭氧氨氧化污泥與清洗液體積比為1:5?15(優(yōu)選1:10?11)，污泥濃度為2.0?3.0gVSS -Γ1 (即厭氧氨氧化污泥與清洗液的混合液中污泥濃度為 2.0 ?3.0gVSS.L—1)。
[0015]進(jìn)一步，所述重金屬污染的厭氧氨氧化污泥中重金屬終濃度為0.01?0.5mmol/gSS。
[0016]進(jìn)一步，所述重金屬包括Cu、Zn、N1、Cr和Cd,優(yōu)選Cu。
[0017]進(jìn)一步,優(yōu)選所述泥水混合物在1600?2000g下離心30?40min,獲得激活的厭氧氨氧化污泥。
[0018]本發(fā)明所述重金屬污染的厭氧氨氧化污泥是指長期在高濃度重金屬離子(5?12mg/L)脅迫下運(yùn)行的厭氧氨氧化污泥。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:本發(fā)明方法可有效緩解重金屬對(duì)厭氧氨氧化污泥的抑制作用，高效去除污泥表面吸附的重金屬，快速激活厭氧氨氧化細(xì)菌的脫氮活性。
(四)

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
[0021]圖2為不同濃度EDTA下銅離子去除率隨時(shí)間的變化曲線圖。
[0022]圖3為不同濃度EDTA清洗后的污泥厭氧氨氧化活性(SAA)柱形圖。
(五)

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
[0024]實(shí)施例1
[0025]參照?qǐng)D1所示的流程，進(jìn)行快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的試驗(yàn)。
[0026]試驗(yàn)污泥:取自在35°C恒溫室中長期運(yùn)行的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(有效體積
1.0L,污泥濃度20gVSS/L),在銅離子終濃度分別在5mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L時(shí)各運(yùn)行了兩周，最終總氮去除速率(NRR)為0.05kgN.m_3.cf1。
[0027]取污泥用去離子水清洗5次，用量筒量取1ml水洗后的污泥(銅離子含量為15.7gCu/gSS)加入帶塞血清瓶中，加入清洗液110ml，用2M稀鹽酸和IM NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH至7.40?7.60。向血清瓶中充入氬氣除氧1min后密閉，放入額定頻率為28kHz的超聲清洗儀超聲1.9min,超聲強(qiáng)度為0.7w.αιΓ2,然后放入35°C恒溫?fù)u床中，180rpm下避光振蕩240min，形成上層清液、下層污泥的泥水混合物，前30min每隔1min用注射器取上層清液一次，30min后每隔30min取樣一次,每次取樣3ml,水樣4°C保存,米用原子吸收分光光度計(jì)測定銅離子含量。振蕩至下層污泥中重金屬去除率大于80%，且上層清液中重金屬離子濃度在Ih內(nèi)的增率小于5%，將振蕩結(jié)束后的泥水混合物在1600g下離心30min，移除上層清液后污泥用于活性測定(即測定在35°C時(shí)，單位質(zhì)量的厭氧氨氧化菌總氮消耗速率)。
[0028]根據(jù)水樣中銅離子含量與初始污泥中總銅含量的比值即為銅離子去除率。銅離子去除率隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)如圖2所示，強(qiáng)化清洗后的厭氧氨氧化污泥活性如圖3所示。從圖2-3中可知當(dāng)EDTA 二鈉濃度處于0.1?2mM時(shí)，超聲強(qiáng)化清洗后的厭氧氨氧化活性能快速提升，當(dāng)振蕩清洗210?240min后，銅離子的去除率不再明顯增加。說明本發(fā)明方法可有效緩解重金屬對(duì)厭氧氨氧化污泥的抑制作用，高效去除污泥表面吸附的重金屬，快速激活厭氧氨氧化細(xì)菌的脫氮活性。
[0029]所述的清洗液為含終濃度0.1mM螯合劑EDTA 二鈉的培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液組成為:10mg.I/1 基質(zhì) NH/-N、10mg.L-1 基質(zhì) NO2U,基質(zhì) NH4+_N 與基質(zhì) NO2U 濃度比為 1: 1、無機(jī)鹽濃縮液50ml.L—1，微量元素I 1.25ml.Γ1和微量元素II 1.25ml.L—1，溶劑為蒸餾水。
[0030]所述微量元素I組成為=EDTA 5.0Og.L-1，F(xiàn)eS049.14g.L—1，溶劑為蒸餾水；
[0031]所述微量元素II 組成為:EDTA 15.0g.?Λ ZnSO4.7Η20 0.430g.?Λ CoCl2.6H200.240g.Γ1，MnCl2.4H20 0.990g.Γ1，CuSO4.5H20 0.250g.Γ1，NaMoO4.2H20 0.220g.Γ1，NiCl2.6H20 0.210g.?Λ H3BO40.014g.Γ1，溶劑為蒸餾水。
[0032]所述的無機(jī)鹽濃縮液成分為NaH2PO40.2g.L-1，MgSO4.7Η20 1.172g.L-1，CaCl20.113g.L_\ NaHC0316.8g.L_\ 溶劑為蒸餾水。
[0033]同樣條件下將培養(yǎng)液中EDTA 二鈉的終濃度改為0.5mM、lmM、2mM、5mM、10mM、20mM，以O(shè)mM EDTA 二鈉作為對(duì)照。
【權(quán)利要求】
1.一種快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述方法為:(I)取重金屬污染的厭氧氨氧化污泥，用蒸餾水清洗，將水洗后的污泥加入密閉容器中，力口入PH值為7.40?7.60的清洗液，通入氬氣除氧后密閉；(2)將密閉容器在額定頻率為28kHz、超聲強(qiáng)度為0.6?0.8w.cnT2的條件下進(jìn)行超聲處理,然后再放入30?35°C恒溫?fù)u床中，在150?200rpm下避光振蕩，形成上層清液、下層污泥的泥水混合物，振蕩至下層污泥中重金屬去除率大于80%，且上層清液中重金屬離子濃度在Ih內(nèi)的增率小于5%，最后將振蕩后的泥水混合物離心，取沉淀即為激活的厭氧氨氧化污泥； 所述清洗液為含終濃度0.1?2mM EDTA 二鈉的培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液組成為:50?10mg.L 1基質(zhì)NH:-N、50?10mg.L 1基質(zhì)NO2 -N,基質(zhì)ΝΗ:_Ν與基質(zhì)NO2 -N濃度比為1:1，無機(jī)鹽濃縮液50ml.171,微量元素I 1.25ml.L—1和微量元素II 1.25ml.171,溶劑為蒸餾水； 所述微量元素I組成為=EDTA 5.0Og.L-1，F(xiàn)eSO4 9.14g.L—1，溶劑為蒸餾水； 所述微量元素 II 組成為:EDTA 15.0g.ΙΛ ZnSO4.7Η20 0.430g.?Λ CoCl2.6H200.240g.Γ1，MnCl2.4H20 0.990g.Γ1，CuSO4.5H20 0.250g.Γ1，NaMoO4.2H20 0.220g.Γ1，NiCl2.6H20 0.210g.ΙΛ H3BO4 0.014g.L—1，溶劑為蒸餾水； 所述的無機(jī)鹽濃縮液組成為=NaH2PO4 0.2g.?Λ MgSO4.7Η20 1.172g.?Λ CaCl20.113g.L_\ NaHCO3 16.8g.L_\溶劑為蒸懼水。
2.如權(quán)利要求1所述快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述清洗液是用2M稀鹽酸和IM NaOH水溶液將pH調(diào)節(jié)至7.40?7.60。
3.如權(quán)利要求1所述快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述重金屬污染的厭氧氨氧化污泥與清洗液體積比為1:5?15，污泥濃度為2.0?3.0gVSS.L'
4.如權(quán)利要求1所述快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述重金屬污染的厭氧氨氧化污泥中重金屬終濃度為0.01?0.5mmol/gSSo
5.如權(quán)利要求1所述快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述重金屬包括Cu、Zn、N1、Cr和Cd。
6.如權(quán)利要求1所述快速激活重金屬污染的厭氧氨氧化污泥活性的方法，其特征在于所述泥水混合物在1600?2000g下離心30?40min，獲得激活的厭氧氨氧化污泥。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK104445846SQ201410608179
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】金仁村, 張正哲, 程雅菲, 吳聰慧, 布阿依·阿姆古麗, 周煜璜 申請(qǐng)人:杭州師范大學(xué)