[发明专利]一种基于海绵铁-氨氧化微生物系统同步去除抗炎药与氨氮的方法

说明书

本发明公开了一种基于海绵铁‑氨氧化微生物系统同步去除抗炎药与氨氮的方法。本方法通过利用构建好氧反应系统、厌氧反应系统分别进行氨氧化微生物的培养，然后将氨氧化微生物接种于由预处理池、沸石层及海绵铁层构成的组合反应系统，加入含有抗炎药的培养液进行培养驯化，得到了能够同步去除抗炎药与氨氮的海绵铁‑氨氧化微生物‑系统。该系统的氨氮降解率在3天达到80％，醋氨酚降解率2天内达到100％，双氯芬酸降解率在96h达到90％，反应时间快而且效果好，具有较强氨氮和抗炎药的同步降解能力。

技术领域

本发明属于水处理与环保技术领域，具体涉及一种基于海绵铁-氨氧化微生物系统同步去除抗炎药与氨氮的方法。

背景技术

非甾体类消炎镇痛药(以下简称抗炎药，NSAIDs)大量应用用于日常生活中，是目前发展最快与应用最大量的抗炎药物。现已有百余个品种，包括：乙酰水杨酸盐类，如阿司匹林；非乙酰基水杨酸盐类，如水杨酸镁、水杨酸钠；非水杨酸盐类，如布洛芬等。由于抗炎药具有起效快与副作用小的特点，其中以双氯酚酸、布洛芬、醋氨酚等为代表的药品已占据了NSAIDs市场主要的的份额。

抗炎药的机理是进入人体后，完成一系列消炎抗菌的功能后，并不被人体吸收分解，其母体与部分中间产物逐步经过内循环系统代谢，并随人类的排泄物进入环境。因为抗炎药在设计之初，加入了一系列稳定与抗降解的结构。抗炎药可以稳定存在于水环境中，所以往往通过排水系统逐渐汇集到各级污水厂中，然后逐渐累积排放至自然水体中。此类抗炎药其水体溶性强，易于随污水迁移。目前，欧洲、美洲部分河流、湖泊已经发现大量抗炎药的存在，欧盟等西方国家已经列为潜在生态风险物与生物体蓄积性毒害、干扰性毒害物。与此同时，氨氮等含氮污染物是目前生活水体主要污染物，也通过人体排泄物进入城市管网。因此，非甾体抗炎药与氨氮常常形成复合污染，而这类复合型污染的威胁正逐渐被人们所重视。

传统城市污水处理工艺的脱氮过程，主要在微生物驱动下进行。传统脱氮工艺需要经历氨氧化-硝化(好氧)-反硝化(厌氧)几个阶段。氨氮转化的-好氧阶段需要大量曝气，使其转化为硝酸盐。因此，消耗大量电能，反应周期较长。传统污水厂处理强调对有机物的去除，一般停留时间较短，数小时至数十小时不等。因此导致大部分抗炎药降解效率低下，抗炎药随污水厂排水进入自然水体引发在水环境中逐渐积累。所以，开发一种能快速降解抗炎药，同时满足生物脱氮技术要求的污泥培养方法，具有十分现实的意义。

利用自养型氨氧化微生物(包括厌氧型氨氧化微生物与好氧型氨氧化微生物等)进行脱氮为解决了生物脱氮周期长的问题提供了一种新的途径。自养型氨氧化微生物经过适当的培养可以形成氨氧化-厌氧氨氧化污泥，实现从氨氮-氮气的一步脱氮过程，与反硝化技术相比以可节约25-45％的耗氧量，100％的反硝化碳源；该工艺的污泥产率低、可以大大减少对低污泥处理的压力。近年来，自养型氨氧化还逐渐被挖掘出其他功能，如大量的耐贫营养-耐氨氮型伴生微生物被发现，自养型氨氧化微生物与伴生微生物经过一定操作可以形成同步去除非甾体抗炎药与氨氮的能力。但是，该工艺中的核心微生物-自养型氨氧化微生物生长速度缓慢，容易受到溶解氧与毒物的影响而导致活性下降，因此还需要利用外界因素保护与增强微生物的活性。由此，建立一种能强化自养型氨氧化微生物与其伴生微生物的活性从而增强同步去除非甾体抗炎药与氨氮的能力的污水处理系统很有必要，非常符合未来开发节能环保型同步脱毒、脱氮生物水处理技术发展的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于海绵铁-氨氧化微生物系统同步去除抗炎药与氨氮的方法。

发明人在脱氮与降解有机物的研究中发现利用含铁基质可以获得活性较强的氨氧化微生物群以及伴生微生物群，该微生物群的活性能维持较高水平，从而达到在氨氧化微生物转化氨氮成亚硝酸盐的过程中同步降解非甾体抗炎药的目的。

本发明内容包括首先建立一种基于海绵铁联合氨氧化微生物群的水处理系统，然后通过该系统同步去除非甾体抗炎药与氨氮的生物技术。