一种引动船舶高盐废水中异养向硫自养反硝化快速转化的方法

本发明涉及船舶污水脱硫脱硝，尤其涉及一种引动船舶高盐废水中异养向硫自养反硝化快速转化的方法。

背景技术：

1、船舶运输是国际贸易的主要方式之一，具有高效、经济方便、运力大等优点。然而，船舶运营过程中，柴油发动机排放的烟气中含有硫氧化物(sox)和氮氧化物(nox)，给大气带来了污染风险。目前，船舶烟气处理多采用开式湿式洗涤法，即利用海水吸收烟气中的sox和nox，使之转变为so42-、so32-和no3-等离子留存于废液中。同时，船舶在航行过程中还会产生大量生活污水，其中含有高浓度有机物，以上高盐废水若直接排放入海，会严重破坏海洋环境。

2、近年来，基于微生物代谢能力的生物法被应用于高盐废水的同步脱硫脱硝，如何提高该工艺的运行效能逐渐成为应用关注的焦点。在厌氧环境下，将硫酸盐还原与自养脱硫反硝化反应相耦合，硫酸盐还原菌利用有机物作为电子供体将so42-还原为s2-，后续，自养脱硫反硝化以s2-为电子供体还原no3-，s2-被氧化成s0加以回收，no3-被还原为n2。但是，废水中含有no3-和有机物是异养反硝化微生物的有益底物，有机物能够通过异养反硝化途径为no3-的还原提供电子。因此，在一体式的反应器内异养反硝化微生物会与硫酸盐还原功能菌竞争有机物，会与自养脱硫反硝化菌竞争底物no3-，从而降低了同步脱硫反硝化工艺的运行效能，阻碍了一体式反应器的广泛应用。

3、因此，为了提高自养脱硫反硝化反应强度以及提高自养反硝化菌的相对丰度，需要抑制并阻止异养反硝化微生物主导的异养反硝化反应。但是，如果直接一次性地向高盐废水中加入大量高浓度s2-会对整体微生物菌群产生冲击性的毒害作用，难以实现异养反硝化向硫自养反硝化的稳定快速转化。因此，需要发明一种合理的循序渐进的方法推进功能微生物的演替以完成反应核心系统的转化。

技术实现思路

1、本发明提供一种引动船舶高盐废水中异养向硫自养反硝化快速转化的方法，以解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种引动船舶高盐废水中异养向硫自养反硝化快速转化的方法，包括步骤：

4、s2-单独进水：向接种了厌氧活性污泥的反应器内间歇进水，进水为向海水中添加s2-的第一类改造海水，每小时进水0.2-0.6l，每间隔10分钟进水1次，每次进水5-10分钟，进水同时进行搅拌；s2-单独进水设置为五个梯度s2-浓度，且每个梯度分别对应一个反应阶段，当每个阶段出水中的no3-去除率、s2-去除率和总有机碳去除率均达到平稳时，将进水s2-浓度调整为下一浓度梯度进行下一反应阶段；不断搅拌使得活性污泥与活性炭颗粒之间充分接触，进水底物与微生物之间充分传质，从而促进生物膜的形成以及污染物的降解，在生物膜和悬浮性活性污泥的共同作用下反应效率得以提高；间歇搅拌使得活性污泥有合理的沉降时间，防止功能微生物随出水过分流失；

5、s2-单独进水的同时，采用连续进水方式向反应器内的反应体系中通入向海水中加入no3-以及有机物的第二类改造海水；

6、当反应处于第二阶段时，向反应体系中加入活性炭颗粒，以促进带鞭毛的自养型脱硫反硝化功能菌的附着生长，同时由于活性炭的密度大于活性污泥，可以增加整体流动体系的密度和黏度，利于活性污泥的沉降，防止污泥膨胀及功能菌的过分流失；

7、当反应处于第五阶段时，且s2-去除率达到80％以上时，反应停止。

8、进一步地，所述五个梯度s2-浓度中前三个梯度的相邻梯度之间的s2-浓度之差不大于30mgs/l，后两个梯度的相邻梯度之间的s2-浓度之差大于30mgs/l；前三个梯度浓度差小，能够在保证硫酸盐还原菌正常代谢的条件下引动自养脱硫反硝化菌的增殖，加强自养脱硫反硝化菌对s2-的降解能力，并驯化硫酸盐还原菌对s2-的适应力，避免后续s2-浓度过高带来的冲击性毒害破坏反应系统的硫降解基本面；后两个梯度浓度差大幅增加，能加大自养脱硫反硝化菌的增殖驱动力，引动其丰度迅速增大，加大对异养反硝化的抑制，大幅降低异养反硝化菌的相对丰度，实现异养向硫自养反硝化的快速转化。

9、进一步地，所述五个梯度s2-浓度分别为0mgs/l、30mgs/l、50mgs/l、150mgs/l以及200mgs/l，是在海水本底所含硫酸盐发生还原产生250mgs/l-270mgs/l s2-的基础上再增加的s2-浓度，综合浓度远高于常规的脱硫反硝化工艺去除的s2-浓度，如此高浓度可最大限度地为自养脱硫反硝化提供电子供体，为引动自养反硝化菌的快速增殖提供有益底物，快速抑制异养反硝化反应，消减包括异养反硝化菌和发酵菌在内的异养菌的丰度，助力自养脱硫反硝化菌和硫酸盐还原菌在与异养反硝化菌和发酵菌的竞争中占据优势。

10、进一步地，所述通入的no3-浓度以n计为100mg/l-200mg/l，有机物浓度以c计为350mg/l-400mg/l，ph值为7.0-8.0，且反应的全程始终保持不变。

11、进一步地，所述搅拌的速度为5-15r/min，时间为5-15min，温度设置为30-35℃。

12、进一步地，所述活性炭颗粒添加的体积占反应器有效容积的5％-15％，活性炭颗粒的粒径为0.1-0.3cm。

13、进一步地，判定每个阶段出水中的no3-去除率、s2-去除率和总有机碳去除率均达到平稳方法具体为：每24小时前后测定的去除率差值均不大于5％。

14、进一步地，所述第一类改造海水的成分包括：天然海水900-950mgso42--s/l、na2s·9h2o 0-200mgs/l；

15、所述第二类改造海水的成分包括：天然海水900-950mgso42--s/l、蛋白胨380mgc/l、nano3150mgn/l、nahco3 3g/l。

16、进一步地，接种的所述厌氧活性污泥的浓度为5-10gmlvss/l，接种体积占反应器有效反应容积的30-35％，既维持了反应系统内的微生物浓度，又保证活性污泥在搅拌条件下不过度膨胀而流失。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明中公开的一种引动船舶高盐废水中异养向硫自养反硝化快速转化的方法，通过梯度增加s2-浓度，引动自养型功能菌的增殖，逐步驯化自养脱硫反硝化功能菌对s2-的降解能力以及硫酸盐还原菌对s2-毒性的抵抗能力，增强自养脱硫反硝化反应强度，加大对异养反硝化的抑制和消除，能够促进有机物释放的电子向硫酸盐还原反应的稳定流动，使自养脱硫反硝化代替异养反硝化成为主体反应，高浓度s2-条件下在30天内即可实现异养向硫自养反硝化的全面快速转化，自养菌的相对丰度可达异养反硝化菌的20倍，同时结合搅拌以及添加活性炭的方式，使得s2-和no3-去除率能够分别达到84.24％和97.46％较高水平，实现多元污染物的高效去除，从而使得氮、硫污染物最终转化为对环境无害的n2和s0，既不引入新的污染物质，产出物也不易带来二次污染，保证一体式脱硫脱硝工艺的稳定高效运行，节省船舶空间，减小生物废水处理启动稳定时间。