申请日2017.04.28
公开(公告)日2017.10.20
IPC分类号C02F11/04
摘要
一种厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，包括以下步骤：(1)投入占厌氧消化反应器容积1/6‑1/2的厌氧消化污泥作为接种污泥;(2)污泥按照8%‑12%的投配率进行投配至厌氧消化反应器有效体积，放置2‑4d;(3)每天参照消化池实际运行中采用的污泥投配率投加来自污泥浓缩池的浓缩污泥，并排出等量消化污泥;(4)按照有机质VS的不同添加比，加入不同含量的纤维素与污泥混合于厌氧生物厌氧消化反应器中进行厌氧消化。本发明利用污泥与纤维素作为厌氧微生物的外源营养物质，在中温半连续运行条件下，通过厌氧共代谢的方式去除污泥中PAHs，提高对PAHs的降解效率，降低成本，最终推广到大规模的社会应用中。
权利要求书
1.一种厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)投入占厌氧消化反应器容积 1/6-1/2的厌氧消化污泥作为接种污泥;
(2)污泥按照8%-12%的投配率进行投配至厌氧消化反应器有效体积，放置2-4d;
(3)每天参照消化池实际运行中采用的污泥投配率投加来自污泥浓缩池的浓缩污泥，并排出等量消化污泥;
(4)按照有机质VS的不同添加比，加入不同含量的纤维素与污泥混合于厌氧生物厌氧消化反应器中进行厌氧消化。
2.根据权利要求1所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：
(1)投入占厌氧消化反应器容积 1/3的厌氧消化污泥作为接种污泥;
(2)污泥按照10%的投配率进行投配至厌氧消化反应器有效体积，放置3d;
(3)每天参照消化池实际运行中采用的污泥投配率投加来自污泥浓缩池的浓缩污泥，并排出等量消化污泥;
(4)按照有机质VS的不同添加比，加入不同含量的纤维素与污泥混合于厌氧生物厌氧消化反应器中进行厌氧消化。
3.根据权利要求1或2所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述厌氧消化污泥为污水处理厂污泥浓缩池未做其他处理的浓缩污泥。
4.根据权利要求1所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述消化池实际运行中采用的投配率为2%-8%。
5.根据权利要求1所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：步骤(4)中，加入纤维素后反应体系中pH范围为6.5~7.5; 氧化还原电位范围为-350~-250 mV;氨氮浓度范围为100~350 mg·L-1。
6.根据权利要求1所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述厌氧消化反应器的进样方式为半连续进样。
7.根据权利要求1所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述厌氧消化反应器采用中温消化，消化温度为(35±1)℃，并利用接种培养法启动厌氧消化反应器。
8.根据权利要求1 所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述污泥与纤维素的添加比例范围为VS污泥：VS纤维素=1:1~ 5:1。
9.根据权利要求8所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述污泥与纤维素的添加比例范围为VS污泥：VS纤维素=1:1~2:1。
10.根据权利要求8所述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，其特征在于：所述污泥与纤维素的添加比例范围为VS污泥：VS纤维素=1:1、2:1或5:1。
说明书
一种厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法
技术领域
本发明属于环境中难降解有机污染物生物降解技术领域，具体涉及一种利 用厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法。
背景技术
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs)是指两个或两个 以上的苯环以链状、角状或串状排列组成的化合物，是有机质不完全燃烧或高 温裂解的副产品。PAHs多数为无色或淡黄色的结晶，个别颜色较深，具有蒸汽 压低、疏水性强、辛醇-水分配系数高、易溶于苯类芳香性溶剂中等特点。PAHs 是一类惰性很强的碳氢化合物，不易降解，能稳定地存在于环境中。
环境中的PAHs可随着工业废水，废弃物，大气的干湿沉降，城市地面径 流等方式汇入城市排水系统中，最终流入污水处理厂。由于PAHs的亲脂疏水 性以及难降解性，进入到污水处理系统的PAHs极易吸附积累于污泥中，成为 城市污泥中最常见的一类难降解有机污染物。国内城市污泥中PAHs的含量多 数大于10mg·kg-1，部分城市中污泥中PAHs的某个单体含量大于10mg·kg-1， 总体上，国内城市污泥中PAHs以2-4个苯环的化合物为主，2-4环PAHs的含 量占总PAHs含量的90%以上。我国的污泥产量巨大，截止到2015年底，全国 污泥(含水率80%)产生量约3400万t。近年来，厌氧消化已经成为污泥稳定处 理的有效方式之一，厌氧消化过程中的厌氧微生物可对污泥中的PAHs进行转 化和降解，从而达到对PAH降解的目的;通过污泥厌氧消化可以实现污泥处理 的减量化、稳定化、无害化以及资源化，厌氧消化后的污泥一般采用土地利用 的方式，为保证污泥安全土地利用，需强化PAHs在污泥厌氧消化过程中的降 解效率，控制其含量。
而影响污泥中PAHs厌氧生物降解的因素很多，包括pH，温度，营养盐， 污染物的初始浓度和化学结构等。在厌氧生物降解PAHs的进程中，外源营养 物质的缺乏常常是限制厌氧微生物生长和种群繁殖的重要因素。尤其，城市污 泥中4环及4环以上的多环芳烃，往往由于它们的化学结构比较复杂以及在水 环境中较低的溶解度，难以作为生长基质被微生物降解。共代谢作用可以提高 微生物降解芳烃类化合物的效率，改变微生物碳源与能源的底物结构，扩大微 生物对碳源和能源的选择范围，从而达到难降解物质最终被微生物降解利用的 目的。影响共代谢分解难降解有机物的关键因素是生长基质的类型及浓度。
目前关于促进PAHs厌氧生物降解的外源添加物质种类繁多，大量研究表 明不同外源添加物质对PAHs的降解效率不一。并且，很多外源添加物质都属 于实验室小试阶段，部分成本较高，在实际操作中难以大规模应用。
纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上，每年 通过光合作用可合成约1.5×1012t。纤维素分子中的每个葡萄糖基环上均有3个 羟基，可以发生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反应。纤维素及其衍生物在纺 织、轻工、化工、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。
目前还未见污泥与纤维素在中温半连续运行条件下，厌氧共代谢去除污泥 中PAHs的报道。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种提高污泥中多环芳烃 厌氧生物降解效率的方法，具体是利用污泥与纤维素作为厌氧微生物的外源营 养物质，在中温半连续运行条件下，通过厌氧共代谢的方式去除污泥中PAHs， 提高对PAHs的降解效率，降低成本，最终推广到大规模的社会应用中。
本发明的技术方案：一种厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，包括以 下步骤：
(1)投入占厌氧消化反应器容积1/6-1/2的厌氧消化污泥作为接种污泥;
(2)污泥按照8%-12%的投配率进行投配至厌氧消化反应器有效体积，放 置2-4d;
(3)每天参照消化池实际运行中采用的污泥投配率投加来自污泥浓缩池的 浓缩污泥，并排出等量消化污泥;
(4)按照有机质VS的不同添加比，加入不同含量的纤维素与污泥混合于厌 氧生物厌氧消化反应器中进行厌氧消化。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，包括以下步骤：
(1)投入占厌氧消化反应器容积1/3的厌氧消化污泥作为接种污泥;
(2)污泥按照10%的投配率进行投配至厌氧消化反应器有效体积，放置 3d;
(3)每天参照消化池实际运行中采用的污泥投配率投加来自污泥浓缩池的 浓缩污泥，并排出等量消化污泥;
(4)按照有机质VS的不同添加比，加入不同含量的纤维素与污泥混合于厌 氧生物厌氧消化反应器中进行厌氧消化。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述厌氧消化污泥为污水处 理厂污泥浓缩池未做其他处理的浓缩污泥。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，步骤(3)中，所述消化池实 际运行中采用的投配率为2%-8%。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，步骤(4)中，加入纤维素后 反应体系中pH范围为6.5～7.5;氧化还原电位范围为-350～-250mV;氨氮浓度范 围为100～350mg·L-1。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述厌氧消化反应器的进样方 式为半连续进样。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述厌氧消化反应器采用中温 消化，消化温度为(35±1)℃，并利用接种培养法启动厌氧消化反应器。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述污泥与纤维素的添加比例 范围为VS污泥：VS纤维素=1:1～5:1。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述污泥与纤维素的添加比例 范围为VS污泥：VS纤维素=1:1～2:1。
前述厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的方法，所述污泥与纤维素的添加比例 范围为VS污泥：VS纤维素=1:1、2:1或5:1。
本发明的有益效果：
与现有技术相比本发明具有：本发明采用纤维素作为厌氧微生物的外源 营养物质，其主要优势体现在：1.传统厌氧消化由于污泥中C/N较低，厌氧消 化效果差，对PAHs的降解效率低;2.纤维素的添加可以有效改善厌氧消化反应 过程中的营养均衡，提高厌氧消化过程中微生物活性，从而提高PAHs的降解 效率;3.纤维素作为一种生物物质，易制取，与添加其他的化学试剂相比，不会 产生二次污染问题;4.污泥厌氧消化过程中，由于纤维素分子中的每个葡萄糖基 环上均有3个羟基，可以发生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反应，利用纤维 素可以有效地促进污泥中PAHs的降解，且对4环芳烃降解效果明显，为污泥 经厌氧消化后的安全利用提供保障;5.纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占 植物界碳含量的50%以上，每年通过光合作用可合成约1.5×1012t，适宜大规模 推广使用，其有效的利用可为后期的纤维素类物质与污泥联合厌氧消化降解污 泥中的PAHs提供保障;本发明通过添加纤维素作为厌氧微生物的外源营养物 质可显著提高污泥中多环芳烃的降解效率，对如何高效去除污泥其他难降解的 有机污染物具有指导和借鉴意义。
