用于沼气生物脱硫的耐碱硫氧化细菌快速驯化富集方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥驯化领域，具体涉及一种用于沼气生物脱硫的耐碱硫氧化细菌快速驯化富集方法。
【背景技术】
[0002]沼气因含有60%?70%左右的甲烷而具有较高的热值，在能源日益缺乏的今天备受关注。通常情况下，沼气中含有0.01~1.00% &八)的H2S,其来源主要是由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用。H2S严重影响着沼气生产和利用的安全性。H2S吸入人体后，呼吸系统、循环系统、消化系统及神经系统会受到严重的影响，甚至死亡。沼气燃烧时，其中的H2S被氧化为SOx，不仅会污染环境，而且还会腐蚀设备，严重影响大气环境及沼气利用设备的使用寿命。因此，沼气在利用前必须脱除其中的H2S。
[0003]目前，沼气脱硫技术主要有干法脱硫、湿法脱硫以及生物脱硫。Fe2O3干法脱硫是国内沼气脱硫采用最多的工艺。Fe2O3脱硫剂在理论上再生后可以继续使用，然而现场使用时脱硫剂再生效果很差，需要频繁更换脱硫剂。干法脱硫成本占沼气生产总成本20%以上，因此，干法脱硫存在处理成本高和产生二次污染等缺点。湿法脱硫是在碱液中将H2S氧化成硫磺，催化剂用空气再生，循环使用。常用碱液有碳酸钠、氨水等。湿式氧化法存在溶液稳定性差、容易发生副反应、再生不完全、投资费用高等缺点。
[0004]生物脱硫是优于干法、湿法脱硫的一种新技术，生物脱硫是利用脱硫微生物将沼气中的硫化物经过生物氧化过程转化为单质硫或硫酸盐，同时为微生物自身提供生长代谢所需能量的过程。它能够在很多方面克服其他脱硫技术的不足，具有无二次污染、耗能少、不需要化学催化剂、投资成本低等优点。大部分的生物脱硫是接种城市污水处理厂的污泥，经过好氧培养，加入含有硫化物的无机培养基培养驯化富集得到含有硫氧化细菌的活性污泥，但是此过程受限于氧气的传质和pH，氧气含量高时，大量的硫化物被氧化成硫酸根使反应过程酸化，甚至使反应器崩溃，故反应器需要在低氧气含量的条件下运行，使硫化物的氧化尽量停留在单质硫的阶段，一方面保证反应器的正常运行，另一方面可以节省能耗并回收硫资源。耐碱硫氧化细菌在高PH条件下有很好的活性，可在氧受限的条件甚至非常低的氧化还原电位下运行，并可限制生成硫酸根的量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对目前沼气生物脱硫中硫氧化细菌驯化富集过程及应用中存在的问题，提供一种用于沼气生物脱硫的耐碱硫氧化细菌快速驯化富集方法，具体内容如下:
用于沼气生物脱硫的耐碱硫氧化细菌快速驯化富集方法包括污泥接种、污泥驯化和污泥增殖三个步骤；
I)污泥接种过程中所用的污泥为城市污水处理厂的二沉池污泥，接种污泥浓度为10-15 g/L； 2)污泥驯化具体步骤为:污泥驯化在采用SBR工艺运行的反应器中进行，反应器中曝气量为8~10 L/min，驯化过程中设置不同的进水硫化物梯度，分别为20、40、60、80、100、120mg/L，从最低进水硫化物浓度20mg/L开始进行污泥驯化，逐级增加进水中硫化物浓度，当硫化物去除率达到90%以上时，认为污泥达到此相应进水硫化物浓度下的活性，进入下一个进水浓度梯度下污泥驯化，当污泥达到最高的进水硫化物浓度120 mg/L要求的活性，且连续稳定运行一周时，污泥驯化完成；
3)污泥增殖的具体步骤为:污泥增殖在采用CSTR工艺运行的反应器中进行；首先，反应器中的曝气量为8~10L/min，设置不同的水力停留时间梯度，分别为24、18、12、10、8、6、
4、2 h，从最大水力停留时间24 h开始进行污泥增殖，当硫化物去除率达到90%以上时，保持稳定运行20~24h，进入下一个水力停留时间下污泥增殖，当污泥达到最低的水力停留时间2 h要求的活性时，提升反应器中的曝气量为40~50L/min，设置不同的进水硫化物梯度，分别为120、200、280、360、440、520mg/L，从最低进水硫化物浓度120mg/L开始进行污泥驯化，逐级增加进水中硫化物浓度，当硫化物去除率达到90%以上时，认为污泥达到此相应进水硫化物浓度下的活性，进入下一个进水浓度梯度下污泥驯化，当污泥达到最高的进水硫化物浓度520 mg/L要求的活性时，降低反应器中曝气量为20~25L/min，保持进水硫化物浓度为520mg/L，当硫化物去除率达到95%以上，且稳定运行30天以上时，污泥增殖完成；
步骤2)中反应器内的DO为0.5-1.0mg/L，温度为20~30°C，pH为9.0-10.0。
[0006]步骤3)中反应器内的温度为20~30°C，pH为9.0-10.0。
[0007]反应器进水含有NaHC03、Na2S, MgSO4, NH4Cl、KH2PO4, K2HPO4及微量元素，进水中硫化物浓度由Na2S的含量进行调节。
[0008]步骤2)和步骤3)的全过程中控制活性污泥系统MLSS在2000~3000mg/L。
[0009]本发明灵活采用SBR和CSTR快速驯化富集耐碱硫氧化细菌，易于实施，并且缩短了启动时间。本发明中接种污泥来自于城市污水处理厂二沉池，污泥简单易得，便于驯化。工艺的驯化阶段采用SBR，工艺简单，运行控制灵活，耐负荷冲击，且有利于污泥截流扩增；工艺的富集(负荷提升)阶段采用CSTR，通过调节HRT和进水硫化物浓度提升污泥负荷，操作简便，适合微生物生长，解决了沼气生物脱硫工艺污泥生长缓慢，处理负荷低，启动慢的难题。
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施例中用于驯化和富集的反应器结构图；
图2是本发明中装置运行示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面根据附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步说明。
[0012]实施例1:
本实施例所提供一种用于沼气生物脱硫的耐碱硫氧化细菌快速驯化富集方法，以人工模拟配水为进水，实验装置可同时用作SBR和CSTR，实验装置如图2所示，装置为环形反应器，用作CSTR时，隔板可将装置分为曝气池和沉淀池，沉淀池上端设有沉淀池溢流口，生物曝气池上部设有隔离板、空气出气口、进水口，进水口与进水泵相连，下部侧壁设有空气进气管和溶解氧探头，生物曝气池内下部设有空气曝气盘，空气进气管一端与空气曝气盘相连，空气进气管另一端与空气进气泵相连，生物曝气池底部设有排泥排硫管。当进行污泥驯化时，拿掉装置的隔板，作为SBR使用；进行耐碱性硫氧化菌富集(污泥负荷提升)时，装上隔板，恢复装置的沉淀池，作为CSTR使用。试验中污泥驯化阶段主要通过增加进水中硫化物的浓度来实现，耐碱性硫氧化菌富集(污泥负荷提升)主要通过调节水力停留时间(HRT)和曝气量来实现。
[0013]本发明中所采用的反应器为SBR和CSTR两用反应器，即隔板可将装置分为曝气池和沉淀池，曝气池的有效体积为20L，沉淀池的有效体积为5L，曝气池的底部安装曝气装置，可以通过调节曝气量来控制反应器废水中的DO浓度。进水由蠕动泵输送至反应器中，进水流量由蠕动泵的转速控制，出水口在沉淀池的上部池壁。实验以人工合成废水来模拟进水，进水基质主要包括NaHCO3、Na2S、MgSO4、NH4Cl、KH2PO4、K2HPO4及微量元素。
[0014]本发明中快速驯化富集耐碱硫氧化细菌的方法，其思路为:在SBR中接种普通城市污水处理厂的二沉池污泥，接种污泥来源方便，要求低，含有少量硫氧化细菌，将污泥接种至新的反应器，需要在适宜的条件下驯化，筛选出沼气生物脱硫需要的耐碱硫氧化细菌。污水接种之后，以人工配水为基质，配水中的培养液为含有硫化物的无机培养基，这样能驯化分离筛选出化能自养型以硫化物为能源的硫氧化细菌，曝气使污泥保持活性。在驯化完成之后，SBR改为CSTR运行，先降低水力停留时间，后增加曝气量并逐步增加硫化物浓度，成功富集耐碱硫