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一种硫自养反硝化生物载体及其制备方法和应用与流程

  • 国知局
  • 2024-12-06 12:42:15

本发明涉及污水处理,尤其涉及一种硫自养反硝化生物载体及其制备方法和应用。

背景技术:

1、硫自养载体技术是一种创新的废水处理技术,其核心在于利用硫自养微生物的生物转化能力,通过特定的微生物种群在载体上的附着和生长,实现废水中氮污染物的有效去除并且能够实现。该技术结合了生物脱氮和硫自养代谢的优势,为低碳氮比废水的处理提供了新的解决方案。

2、在废水处理领域,传统的生物脱氮技术主要依赖于异养微生物,这些微生物在脱氮过程中需要消耗大量的有机碳源。然而,在实际应用中,许多废水(如城市污水和工业废水)的碳氮比较低,难以满足异养微生物的脱氮需求。因此,研究人员开始探索无需外加碳源的脱氮技术,其中硫自养反硝化技术逐渐受到关注。

3、近年来,国内外已有许多关于硫自养反硝化技术的研究和专利申请,如公开号为cn116495893a、cn116143281a的发明专利均公开了生物载体,然而其硫自养反硝化载体脱氮负荷较低,难以满足硫自养反硝化技术所需。为此需要研发一种脱氮负荷较高的硫自养反硝化生物载体。

技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提出了一种脱氮负荷较高的硫自养反硝化生物载体及其制备方法和应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的:本发明提供了一种硫自养反硝化生物载体,包括硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、碳酸钙、粘结剂、脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液和水,所述缓释碳源为对苯二甲酸丁二醇酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、壬二酸二辛酯和几丁质中的一种或多种组合;所述脱氮硫杆菌szg-sad-004的保藏号为cctcc no:m2023992。

3、本发明的脱氮硫杆菌szg-sad-004对邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、壬二酸二辛酯和几丁质有一定的分解作用,可将其分解为碳源,作为异养电子供体。硫磺粉和铁矿粉复合硫源材料作为自养电子供体,污水中的硝酸盐作为电子受体,三者相结合为脱氮硫杆菌szg-sad-004提供了硫自养反硝化体系所需的能量来源。同时,脱氮硫杆菌szg-sad-004还具有耐高盐、高溶氧和低温的环境,扩大了生物载体的适用范围。

4、缓释碳源作为异养电子供体,以脱氮硫杆菌szg-sad-004为主要微生物,在粘合剂的作用下挤压制粒得到微生物载体,

5、在以上技术方案的基础上,优选的,按照重量份数计算,包括硫磺粉20-60份、铁矿粉5-20份、缓释碳源10-30份、碳酸钙30-55份、粘结剂5-15份和脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液3-8份和水8-12份。

6、在以上技术方案的基础上,优选的,所述铁矿粉为菱铁矿、硫铁矿、雌黄铁矿和白铁矿中的一种或多种研磨而成。

7、在以上技术方案的基础上,优选的,所述硫磺粉的粒径大于200目,铁矿粉的粒径为70-120目。

8、在以上技术方案的基础上,优选的,所述粘结剂为硅藻土、石膏、硅酸盐水泥、磷酸铝、碳酸钙和聚乙烯醇中的一种或多种组合。

9、在以上技术方案的基础上,优选的,所述脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液中活菌数大于等于108cfu/g。

10、本发明还提供了一种硫自养反硝化生物载体的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

11、s1,将脱氮硫杆菌szg-sad-004接种于培养基进行活化,得到菌液;

12、s2,将硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、碳酸钙、粘结剂和水混合后搅拌均匀,挤压造粒得到载体,然后将脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液喷洒于载体表面得到硫自养反硝化生物载体。

13、在以上技术方案的基础上,优选的,所述水的用量为硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、粘结剂总重量的8%-12%。

14、本发明还提供了一种硫自养反硝化生物载体在污水处理中的应用。

15、本发明的一种硫自养反硝化生物载体及其制备方法和应用相对于现有技术具有以下有益效果:

16、(1)本发明的脱氮硫杆菌szg-sad-004可以降解邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、壬二酸二辛酯,并将其作为碳源和能源进行生长繁殖,来提高脱氮硫杆菌szg-sad-004反硝化能力和负荷量。

17、(2)传统的反硝化技术需要投加有机碳源,本发明利用硫磺粉和铁矿粉作为电子供体,缓释碳源作为异养电子供体,参与硫自养反硝化技术,在厌氧或缺氧条件下实现脱氮,无需外加碳源,减少了异养菌的生成,从而降低了污泥产量的产生降低了运行成本。

18、(3)本发明硫自养反硝化填料不仅能够提供适宜的生物膜生长环境,促进硫自养反硝化菌的活性,而且耦合铁自养和异养反硝化从而从根本上提高了脱氮效率。

19、(4)本发明填料适应性强,结合自研脱氮硫杆菌,能够适应不同的水质和环境条件,特别是高盐,高溶氧,低温环境的可适用性,提高了技术的可推广性。

20、(5)粘结剂中的石膏中含有的钙和硫等微生物生长所需的营养成分元素加入能够有效促进脱氮硫杆菌等硫氧化菌生长,而且在厌氧条件下,硫酸盐还原菌可以将硫酸盐(如石膏中的硫酸根)还原为硫化物,同时利用这个过程中释放的能量实现同步实现硫元素的循环。

技术特征:

1.一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:包括硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、碳酸钙、粘结剂、脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液,所述缓释碳源为对苯二甲酸丁二醇酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、壬二酸二辛酯和几丁质中的一种或多种组合;

2.如权利要求1所述的一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:按照重量份数计算,包括硫磺粉20-60份、铁矿粉5-20份、缓释碳源10-30份、碳酸钙30-55份、粘结剂5-15份和脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液3-8份。

3.如权利要求1所述的一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:所述铁矿粉为菱铁矿、硫铁矿、雌黄铁矿和白铁矿中的一种或多种研磨而成。

4.如权利要求3所述的一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:所述硫磺粉的粒径大于200目,铁矿粉的粒径为70-120目。

5.如权利要求1所述的一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:所述粘结剂为硅藻土、石膏、硅酸盐水泥、磷酸铝、碳酸钙和聚乙烯醇中的一种或多种组合。

6.如权利要求1所述的一种硫自养反硝化生物载体,其特征在于:所述脱氮硫杆菌szg-sad-004菌液中活菌数大于等于108cfu/g。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种硫自养反硝化生物载体的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

8.如权利要求7所述的一种硫自养反硝化生物载体的制备方法,其特征在于:步骤s2中所述水的用量为硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、碳酸钙、粘结剂总重量的8%-12%。

9.如权利要求1-6任一项所述的一种硫自养反硝化生物载体在污水处理中的应用。

技术总结本发明涉及污水处理技术领域,提出了一种硫自养反硝化生物载体及其制备方法和应用,其中硫自养反硝化生物载体包括硫磺粉、铁矿粉、缓释碳源、粘结剂、脱氮硫杆菌SZG‑SAD‑004菌液和水,所述缓释碳源为邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、壬二酸二辛酯和几丁质中的一种或多种组合;所述脱氮硫杆菌SZG‑SAD‑004的保藏号为CCTCC NO:M2023992。本发明以硫磺粉、铁矿粉组成复合硫源材料,同时以缓释碳源作为异养电子供体,SZG‑SAD‑004作为主要微生物制备的生物载体提高了硫自养填料反应脱氮负荷,载体负荷稳定可达到3.5‑5.0kg N/t/d,最高负荷可达8.0kg N/t/d,载体复合脱氮硫杆菌可应用于高盐盐度耐受可达到38000离子浓度,高溶氧可耐受4mg/L,温度最低可耐受到8℃。技术研发人员:刘康志,吴定心,张彩艳,杨金慧,陈鑫,盖文婷受保护的技术使用者:武汉水之国环保科技有限公司技术研发日:技术公布日:2024/12/2

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