[发明专利]一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法

说明书

本发明公开了一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法，包括：(1)在反应器中接种厌氧氨氧化颗粒污泥，以含氨氮、亚硝态氮、无机盐、微量元素和镉的模拟废水作为进水，在温度为31～36℃、控制水力停留时间恒定的厌氧条件下运行至稳定；(2)梯度提高进水中镉浓度，每一梯度的运行时间为15～35天，运行至反应器出水总氮去除率为60％～70％；(3)停止进水中镉的添加，同时梯度降低进水中氨氮和亚硝态氮浓度，每一梯度的运行时间为3～20天，运行至反应器出水总氮去除率大于80％；(4)再次在进水中梯度添加镉，每一梯度的运行时间为5～15天，运行至反应器出水总氮去除率不低于70％，实现耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养。

技术领域

本发明涉及颗粒污泥培养技术领域，具体涉及一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法。

背景技术

厌氧氨氧化是一种利用亚硝酸盐作为电子受体，将氨直接氧化成氮气的新型生物脱氮工艺，是微生物氮循环是近年来最重要的发现之一。厌氧氨氧化细菌在海洋生态系统、内陆湖泊和农业土壤等多种自然生境中均有分布，分别占氮素损失的9％～40％、4％～37％和50％。与传统的生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化具有运行成本低、占地面积小、产泥量少、脱氮效率高等优点，在废水脱氮处理中发挥着不可或缺的作用，并越来越受到人们的关注。然而，厌氧氨氧化菌对外部环境因素的敏感性和对毒性物质的低耐受性，如基质，有机质，盐度，重金属等，阻碍了该技术的进一步应用。

在各种抑制剂中，重金属具有生物降解困难、易于积累等特点。其中，镉是对生态环境和人体健康危害最大的重金属之一，被美国环保局EPS列为13种优先考虑的重金属之一，欧盟将镉列为高危害有毒物质和可致癌物质并予以规管。镉常见于化石燃料燃烧、电池生产和使用、金属涂料等工业活动过程的排放，在老龄垃圾渗滤液中，镉浓度甚至高达150mg L^-1。镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。镉能通过抑制酶的活性和干扰微生物的代谢而导致生物处理系统运行性能的恶化，一旦镉进入细胞，会导致细胞DNA损伤和蛋白质过氧化，对生物处理系统和生态系统存在潜在威胁。

因此，若能开发一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法，将对处理同时含镉含氮的废水具有重要意义。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法。

一种耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养方法，包括：

(1)在反应器中接种厌氧氨氧化颗粒污泥，以含氨氮、亚硝态氮、无机盐、微量元素和镉的模拟废水作为进水，在温度为31～36℃、控制水力停留时间恒定的厌氧条件下运行至稳定；

(2)梯度提高进水中镉浓度，每一梯度的运行时间为15～35天，运行至反应器出水总氮去除率为60％～70％；

(3)停止进水中镉的添加，同时梯度降低进水中氨氮和亚硝态氮浓度，每一梯度的运行时间为3～20天，运行至反应器出水总氮去除率大于80％；

(4)再次在进水中梯度添加镉，每一梯度的运行时间为5～15天，运行至反应器出水总氮去除率不低于70％，实现耐受镉的厌氧氨氧化颗粒污泥培养。

所述步骤(1)和步骤(2)为培养的第一阶段。此阶段主要是在稳定运行的厌氧氨氧化反应器中，通过逐步提高进水镉浓度，使反应器能承受尽可能高浓度的镉，直至脱氮性能出现降低。

步骤(1)中，优选地，所述的厌氧氨氧化颗粒污泥的挥发性悬浮固体浓度为1.5～3g L^-1，该浓度颗粒污泥具有较好的活性和沉降性能。

优选地，所述的氨氮与亚硝态氮的质量浓度比为1:(0.9～1.1)。根据厌氧氨氧化反应方程式的系数比，该比例浓度能避免因亚硝态氮反应不完全而发生的积累，从而导致反应器性能受到抑制的现象。