本发明专利技术属于水处理技术领域，具体公开了一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法及其应用。本发明专利技术方法主要是通过硫自养反硝化活性污泥来去除水中新兴有机污染物。硫自养反硝化活性污泥主要以硫自养反硝化菌作为功能菌，可利用硫化物及其他还原态硫化合物作为其代谢活动中的电子供体，以硝酸根作为电子受体，完成硫自养反硝化反应。在自养反硝化过程中，产生关键酶诱导有机污染物生物转化，使其以共代谢方式实现去除，同时污泥对有机污染物还有吸附作用。本发明专利技术采用硫自养反硝化活性污泥去除水中新兴有机污染物，该方法物耗低，能耗低，污泥产量低，无需后续剩余污泥处理工艺，是一种推广应用前景较好的去除污水中微量新兴有机污染物的技术方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法及其应用。
技术介绍
随着中国工业化和城镇化的不断发展，污染物的来源和种类变得非常复杂，药品与个人护理品作为一类新兴有机污染物(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCP)被广泛的应用到人类日常生活的方方面面，以满足健康和护理需求，以及应用到农牧企业为促进禽畜生长和预防、治疗动物疾病。PPCP种类繁多，包括抗生素、止痛药、消炎药、抗惊厥、抗焦虑药、激素和口服避孕药等人用、兽用药品，以及日常护理用品中的香料、防晒剂等。近年来关于环境中PPCP的报道有很多，在地表水、地下水以及污水处理厂中均有检测到多种PPCP。大量的研究表明PPCP在环境中不易降解易累积，对环境以及生态系统以及人类具有潜在的危害。污水处理厂出水是PPCP进入环境的主要途径，因此利用合适的处理工艺来降低污水处理厂出水中PPCP的含量是减少环境中PPCP种类及含量的主要措施。当前在污水处理厂中通常采的处理方法主要有膜处理技术、吸附法、高级氧化法和生物法四大类及其组合工艺。相比生物法，其他方法普遍存在着成本高和二次污染等问题，微生物法通过生物吸附及生物降解，能有效的去除PPCP，是目前相对而言较为环境友好和成本低廉的方法。而目前在污水处理厂中生物法又主要采用传统的活性污泥法，其去除效果并不理想，且存在剩余污泥产量大，物耗能耗高等问题。因此应积极寻求新的有效去除PPCP的微生物法。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，即硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的水处理方法。本专利技术的另一目的在于提供上述水处理方法的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的水处理方法，包含如下步骤：(1)反应器的启动：①启动第一阶段：向反应器中加入硫自养反硝化活性污泥，调节反应体系pH，控制体系在缺氧环境，为满足微生物生长的需求，通过进水管通入微量元素稀释液到反应器中；待微量元素稀释液进入完毕后，含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO3和KH2PO4的人工合成废水为进水进入反应器进行污泥驯化(即驯化微生物适应氮源和硫源存在的情况)；反应器启动初期，整个过程中无新兴有机污染物的投加，主要目的在于使污泥稳定适应反应器环境，同时提高氮、硫的转化效果，即硫氧化和反硝化效果，时间为半个月，进水中硫、氮的质量浓度比值为2；为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更换进水。②启动第二阶段：当S2-的转化率和NO3-的转化率稳定后，每天通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，人工合成废水进入反应器，同时添加新兴有机污染物到人工合成废水中，进入启动的第二阶段；第二阶段主要进行硫自养反硝化活性污泥去除有机污染物的驯化阶段，时间为1.0～2个月；其中，含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO3、KH2PO4和新兴有机污染物的进水进入反应器即开始缺氧硫自养反硝化去除有机污染物的驯化阶段，在该阶段进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水中硫、氮的质量浓度比值为2，以达到微生物驯化的目的，从而完成反应器的启动；为保证进水水质没有太
大的变化，所以每天更换进水。(2)反应器启动完成后，为满足微生物需求，每天在通入人工合成废水之前通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工合成废水通入到反应器，同时添加新兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2；去除进水中氮源、硫源以及新兴有机污染物，当S2-的转化率为95％，NO3-的转化率为85％，对新兴有机污染物的去除效果稳定时，完成以硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的强化过程，进而建立起基于硫自养反硝化活性污泥去除水中新兴有机污染物的稳定工艺环境；为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更换进水。(3)将待处理废水作为进水通入到稳定运行的废水处理系统，去除待处理废水中碳源、硫源以及新兴有机污染物。步骤(1)启动第一阶段和启动第二阶段的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20～35℃，进水pH为7.5，水力停留时间4h；步骤(2)的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20～35℃，进水pH为7.5，水力停留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2；步骤(3)的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20～35℃，进水pH为7.5，水力停留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2。步骤(1)、(2)、(3)所述人工合成废水含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO3和KH2PO4，氮源由KNO3提供，硫源由Na2S·9H2O提供，NaHCO3和KH2PO4用来缓冲反应器pH，氯化镁为满足微生物生长所需；所述人工合成废水中氮源初始浓度为93mg/L，硫源初始浓度为200mg/L，KH2PO4-的初始浓度为187.5
mg/L，NaHCO3的初始浓度为125mg/L，MgCl2的初始浓度为112.5mg/L；所述人工合成废水pH优选为7.5。步骤(1)、(2)、(3)所述微量元素稀释液是通过向1L的自来水中加入3mL的微量元素储备液制成。所述微量元素储备液成分及其含量为ZnSO4 0.5g/L、CaCl2 2g/L、MnCl2·4H2O 2.5g/L、(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.5g/L、CuSO4·5H2O 0.1g/L、CoCl2·6H2O 0.5g/L、FeCl2·4H2O 3.8g/L、浓HCl 50mL/L。步骤(1)所述的反应器为硫自养反硝化反应器(Sulfur autotrophic denitrification reactor)。本专利技术所述的硫自养反硝化反应器是改良的上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket，UASB)，反应器中主要的功能菌是硫自养反硝化菌。反应器采用溢流出水，底部进水；包括依次连接的进水系统、反应区和出水系统，所述反应区设有内循环系统；所述进水系统包括进水阀、进水管、进水桶和进水泵，出水系统包括出水管、出水桶和出水泵，内循环系统包括内循环管和内循环泵，反应区包括内循环泵、内循环管和反应器主体；所述进水桶和反应器主体通过进水管连接，进水阀和进水泵设在进水管上；所述反应器主体和出水桶通过出水管连接，出水泵设在出水管上；内循环管与进水管、反应器主体连接，内循环泵设在内循环管上；所述进水系统、反应区和出水系统均设有取样阀和取样管；所述反应器还设有ORP探头、pH探头、ORP主机和pH主机；所述反应器主体材质优选为有机玻璃；所述进水泵、内循环泵和出水泵优选为蠕动泵。步骤(1)所述的反应器反应体积优选为1.08L，人工合成废水进水优选为1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)反应器的启动：①启动第一阶段：向反应器中加入硫自养反硝化活性污泥，调节反应体系pH，控制体系在缺氧环境，通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，以人工合成废水为进水进入反应器进行污泥驯化；该阶段时间为半个月，进水中硫、氮的质量浓度比值为2；②启动第二阶段：当S2‑的转化率和NO3‑的转化率稳定后，通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，人工合成废水进入反应器，同时添加新兴有机污染物到人工合成废水中，进入启动的第二阶段；第二阶段时间为1.0～2个月，在该阶段进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水中硫、氮的质量浓度比值为2，以达到微生物驯化的目的，从而完成反应器的启动；(2)反应器启动完成后，通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工合成废水通入到反应器，同时添加新兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2；当S2‑的转化率为95％，NO3‑的转化率为85％，对新兴有机污染物的去除效果稳定时，建立起稳定运行的废水处理系统；(3)将待处理废水作为进水通入稳定运行的废水处理系统，去除待处理废水中碳源、硫源以及新兴有机污染物。...
【技术特征摘要】
1.一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)反应器的启动：①启动第一阶段：向反应器中加入硫自养反硝化活性污泥，调节反应体系pH，控制体系在缺氧环境，通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，以人工合成废水为进水进入反应器进行污泥驯化；该阶段时间为半个月，进水中硫、氮的质量浓度比值为2；②启动第二阶段：当S2-的转化率和NO3-的转化率稳定后，通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，人工合成废水进入反应器，同时添加新兴有机污染物到人工合成废水中，进入启动的第二阶段；第二阶段时间为1.0～2个月，在该阶段进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水中硫、氮的质量浓度比值为2，以达到微生物驯化的目的，从而完成反应器的启动；(2)反应器启动完成后，通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工合成废水通入到反应器，同时添加新兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为100μg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2；当S2-的转化率为95％，NO3-的转化率为85％，对新兴有机污染物的去除效果稳定时，建立起稳定运行的废水处理系统；(3)将待处理废水作为进水通入稳定运行的废水处理系统，去除待处理废水中碳源、硫源以及新兴有机污染物。2.根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤(1)的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20～35℃，进水pH为7.5，水力停留时间4h；步骤(2)的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20～35℃，进水pH为7.5，水力停留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2；步骤(3)的工艺操作条件为：进出水通过蠕动泵来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕慧，陈光浩，贾妍艳，张会群，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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