一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法及其应用
【专利摘要】本发明属于水处理技术领域，具体公开了一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法及其应用。本发明方法主要是通过硫自养反硝化活性污泥来去除水中新兴有机污染物。硫自养反硝化活性污泥主要以硫自养反硝化菌作为功能菌，可利用硫化物及其他还原态硫化合物作为其代谢活动中的电子供体，以硝酸根作为电子受体，完成硫自养反硝化反应。在自养反硝化过程中，产生关键酶诱导有机污染物生物转化，使其以共代谢方式实现去除，同时污泥对有机污染物还有吸附作用。本发明采用硫自养反硝化活性污泥去除水中新兴有机污染物，该方法物耗低，能耗低，污泥产量低，无需后续剩余污泥处理工艺，是一种推广应用前景较好的去除污水中微量新兴有机污染物的技术方法。
【专利说明】
一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除水中新兴有机污染物的生物处理 方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着中国工业化和城镇化的不断发展，污染物的来源和种类变得非常复杂，药品 与个人护理品作为一类新兴有机污染物（Pharmaceuticals and Personal Care Pr〇dUCts，PPCP)被广泛的应用到人类日常生活的方方面面，以满足健康和护理需求，以及 应用到农牧企业为促进禽畜生长和预防、治疗动物疾病。PPCP种类繁多，包括抗生素、止痛 药、消炎药、抗惊厥、抗焦虑药、激素和口服避孕药等人用、兽用药品，以及日常护理用品中 的香料、防晒剂等。
[0003] 近年来关于环境中PPCP的报道有很多，在地表水、地下水以及污水处理厂中均有 检测到多种PPCP。大量的研究表明PPCP在环境中不易降解易累积，对环境以及生态系统以 及人类具有潜在的危害。污水处理厂出水是PPCP进入环境的主要途径，因此利用合适的处 理工艺来降低污水处理厂出水中PPCP的含量是减少环境中PPCP种类及含量的主要措施。
[0004] 当前在污水处理厂中通常采的处理方法主要有膜处理技术、吸附法、高级氧化法 和生物法四大类及其组合工艺。相比生物法，其他方法普遍存在着成本高和二次污染等问 题，微生物法通过生物吸附及生物降解，能有效的去除PPCP，是目前相对而言较为环境友好 和成本低廉的方法。而目前在污水处理厂中生物法又主要采用传统的活性污泥法，其去除 效果并不理想，且存在剩余污泥产量大，物耗能耗高等问题。因此应积极寻求新的有效去除 PPCP的微生物法。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种去除水中新 兴有机污染物的生物处理方法，即硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的水处理方 法。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述水处理方法的应用。
[0007] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0008] -种硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的水处理方法，包含如下步骤：
[0009] (1)反应器的启动：
[0010] ①启动第一阶段：向反应器中加入硫自养反硝化活性污泥，调节反应体系PH，控制 体系在缺氧环境，为满足微生物生长的需求，通过进水管通入微量元素稀释液到反应器中； 待微量元素稀释液进入完毕后，含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO 3和KH2PO4的人工合成废水为 进水进入反应器进行污泥驯化（即驯化微生物适应氮源和硫源存在的情况）；反应器启动初 期，整个过程中无新兴有机污染物的投加，主要目的在于使污泥稳定适应反应器环境，同时 提高氮、硫的转化效果，即硫氧化和反硝化效果，时间为半个月，进水中硫、氮的质量浓度比 值为2;为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更换进水。
[0011] ②启动第二阶段：当S2^的转化率和NO3^的转化率稳定后，每天通过进水管通入微 量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，人工合成废水进入反应器，同时添加新兴有 机污染物到人工合成废水中，进入启动的第二阶段;第二阶段主要进行硫自养反硝化活性 污泥去除有机污染物的驯化阶段，时间为1.0~2个月；其中，含有氮源、硫源、氯化镁、 NaHCO3、KH2P〇4和新兴有机污染物的进水进入反应器即开始缺氧硫自养反硝化去除有机污 染物的驯化阶段，在该阶段进水中的新兴有机污染物浓度为l〇〇yg/L，进水中硫、氮的质量 浓度比值为2,以达到微生物驯化的目的，从而完成反应器的启动;为保证进水水质没有太 大的变化，所以每天更换进水。
[0012] (2)反应器启动完成后，为满足微生物需求，每天在通入人工合成废水之前通入微 量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工合成废水通入到反应器，同时添加新 兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为i〇〇yg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比 值为2;去除进水中氮源、硫源以及新兴有机污染物，当S 2^的转化率为95 %，NO3^的转化率为 85%，对新兴有机污染物的去除效果稳定时，完成以硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机 污染物的强化过程，进而建立起基于硫自养反硝化活性污泥去除水中新兴有机污染物的稳 定工艺环境;为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更换进水。
[0013] (3)将待处理废水作为进水通入到稳定运行的废水处理系统，去除待处理废水中 碳源、硫源以及新兴有机污染物。
[0014] 步骤（1)启动第一阶段和启动第二阶段的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗控 制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温 度20~35 °C，进水pH为7 · 5，水力停留时间4h;
[0015] 步骤(2)的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗来控制，进水流量Q为6.48L/d，同 时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5,水 力停留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2;
[0016] 步骤(3)的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗来控制，进水流量Q为6.48L/d，同 时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5,水 力停留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2。
[0017] 步骤（1)、（2)、（3)所述人工合成废水含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO3和KH2PO 4，氮 源由KNO3提供，硫源由Na2S · 9H20提供，NaHCO3和KH2PO4用来缓冲反应器pH，氯化镁为满足微 生物生长所需；所述人工合成废水中氮源初始浓度为93mg/L，硫源初始浓度为200mg/L， KH2POf的初始浓度为187.5mg/L ,NaHCO3的初始浓度为125mg/L ,MgCl2的初始浓度为 112.5mg/L;所述人工合成废水pH优选为7.5。
[0018] 步骤（1 )、（2)、（3)所述微量元素稀释液是通过向IL的自来水中加入3mL的微量元 素储备液制成。
[0019] 所述微量元素储备液成分及其含量为ZnS〇4 0.5g/L、CaCl2 2g/L、MnCl2 · 4H20 2.5g/L、（NH4)6M〇7〇24*4H20 0.5g/L、CuS〇4*5H20 0.1g/L、CoCl2*6H20 0.5g/L、FeCl2· 4H20 3.8g/L、浓HCl 50mL/L。
[0020] 步骤（I)所述的反应器为硫自养反硝化反应器（Sulfur autotrophic denitrification reactor)。
[0021] 本发明所述的硫自养反硝化反应器是改良的上流式厌氧污泥床（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket，UASB)，反应器中主要的功能菌是硫自养反硝化菌。反应 器采用溢流出水，底部进水;包括依次连接的进水系统、反应区和出水系统，所述反应区设 有内循环系统;所述进水系统包括进水阀、进水管、进水桶和进水栗，出水系统包括出水管、 出水桶和出水栗，内循环系统包括内循环管和内循环栗，反应区包括内循环栗、内循环管和 反应器主体;所述进水桶和反应器主体通过进水管连接，进水阀和进水栗设在进水管上;所 述反应器主体和出水桶通过出水管连接，出水栗设在出水管上；内循环管与进水管、反应器 主体连接，内循环栗设在内循环管上；
[0022] 所述进水系统、反应区和出水系统均设有取样阀和取样管;所述反应器还设有ORP 探头、PH探头、ORP主机和pH主机;所述反应器主体材质优选为有机玻璃;所述进水栗、内循 环栗和出水栗优选为懦动栗。
[0023] 步骤(1)所述的反应器反应体积优选为1.08L，人工合成废水进水优选为10L，进水 通过蠕动栗以一定的流速经反应器底部进入，出水以溢流的方式由出水管经蠕动栗排除； 硫自养反硝化活性污泥加入形式为泥水混合液，投加量为300mL;微量元素稀释液每天加入 1L。上述步骤（1)和(2)、（3)中，为了保证水质没有太大的变化，每天更换进水，在通入进水 前通入微量元素稀释液。
[0024] 步骤（1)所述的硫自养反硝化活性污泥为取自污水处理厂的硫自养反硝化絮体污 泥，取自污水处理厂的硫自养反硝化絮体污泥直接使用或是经驯化培养后使用。
[0025]步骤（1)所述的硫自养反硝化活性污泥的污泥氮硫负荷分别为0.33kg-N/m3/d和 0.62kg-S/m3/d，脱氮效率保持在95 %以上。
[0026]所述驯化培养参考申请号为：201410248398.0、名称为"一种硫自养反硝化颗粒污 泥及其制备方法和应用"的专利申请中公开的方法，主要步骤如下:将取自污水处理厂的硫 自养反硝化絮体污泥接种到硫化物自养反硝化污泥的颗粒化实验系统，在室温25~30°C下 以人工模拟废水驯化培养，前期驯化培养并调试120天左右(主要是找到适宜的温度，pH，加 入药物的比例等），后期稳定运行工况长达600多天，培养成颗粒污泥，将颗粒污泥磨细后即 为本发明所述的硫化物自养反硝化活性污泥(硫自养反硝化活性污泥）。所述颗粒化实验系 统是指申请号为:201410248398.0、名称为"一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应 用"的专利申请中公开的上升流式缺氧颗粒污泥反应器水处理系统，颗粒化实验系统稳定 运行时的相关参数见表1。
[0027]表1颗粒化实验系统稳定运行时的相关参数
[0029] 步骤（1)所述的反应体系中硫自养反硝化活性污泥的MLSS为8.520g/L，MLVSS/ MLSS 为 0.5，S:N=2(质量比）。
[0030] 步骤（1)所述的反应器进水即人工合成废水的pH用盐酸和氢氧化钠溶液调节;反 应体系pH调节为7.5。
[0031] 步骤(1)、（2)和(3)所述的新兴有机污染物为布洛芬（IBU)。
[0032]步骤(3)中所述待处理废水中新兴有机污染物浓度为lOOyg/L。
[0033] 上述硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的水处理方法在处理含新兴有 机污染物废水中的应用。
[0034] 本发明的原理:系统中硫自养反硝化活性污泥主要以硫自养反硝化菌作为反应器 中的功能菌，可利用硫化物及其他还原态硫化合物作为其代谢活动中的电子供体，以硝酸 根作为电子受体，完成硫自养反硝化反应。在自养反硝化过程中，产生关键酶诱导有机污染 物生物转化，使其以共代谢方式实现去除，同时污泥对有机污染物还有吸附作用。因此本发 明中硫自养反硝化活性污泥通过对新兴有机污染物的吸附及生物降解实现对有机污染物 的有效去除。
[0035] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0036] (1)采用硫自养反硝化反应器，反应过程为缺氧，工艺运行简单，便于操作。
[0037] (2)在启动反应器时，分阶段先进行硫自养反硝化菌的驯化，然后在硫自养反硝化 的基础上进行去除新兴有机污染物的驯化，这样的驯化过程保证了后期去除新兴有机污染 物作用的稳定性。
[0038] (3)本发明中硫自养反硝化活性污泥对新兴有机污染物(布洛芬)有较好的降解能 力，对100yg/L的布洛芬，在水力停留时间4h内，去除率达95 %以上。
[0039] (5)本发明采用硫自养反硝化活性污泥法，实现了污水中典型微量新兴有机污染 物(布洛芬)的去除，该方法物耗低，能耗低，污泥产量低，无需后续剩余污泥处理工艺，是一 种推广应用前景较好的去除污水中微量新兴有机污染物的技术方法。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明实施例中所采用的硫自养反硝化反应器的结构示意图，图中：1_进水 桶，2-进水管，3-进水栗，4-内循环栗，5-内循环管，6-反应器主体，7-出水管，8-出水栗，9- 出水桶。
[0041]图2为浓度为lOOyg/L的IBU在硫自养反硝化反应器中基于硫自养反硝化活性污泥 的去除效果图。
[0042]图3为浓度为lOOOyg/L的IBU在硫自养反硝化反应器中基于硫自养反硝化活性污 泥的去除效果图。
[0043]图4为硫自养反硝化活性污泥对IBU的去除机理分析图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0045]本发明实施例中所使用的废水为人工合成废水，组分主要有Na2S · 9H20、KNO3、 KH2P〇4、NaHC03、MgCl2，人工合成废水主成分见表2，进水pH控制在7.5，每天进水前投加适量 的微量元素储备液。微量元素储备液组分见表3。新兴有机污染物为布洛芬（Ibuprofen， IBU)〇
[0046]表2人工合成废水主成分组分表
[0050]本发明实施例中所述的硫自养反硝化活性污泥是将取自广州市沥滘污水处理厂 二沉池的硫自养反硝化絮体污泥经驯化培养800天左右得到的活性污泥，污泥氮硫负荷分 别为0.33kg-N/m3/d和0.62kg-S/m 3/d，脱氮效率保持在95 %以上，反应体系中硫自养反硝化 活性污泥的MLSS为8 · 52g/L，MLVSS/MLSS为0 · 5。
[0051 ]所述驯化培养主要步骤如下:将硫自养反硝化絮体污泥接种到硫化物自养反硝化 污泥的颗粒化实验系统，在室温25~30 °C下以人工模拟废水驯化培养，前期驯化培养并调 试120天左右(主要是找到适宜的温度，pH，加入药物的比例等），后期稳定运行工况长达600 多天，培养成颗粒污泥，将颗粒污泥磨细后即为本发明所述的硫化物自养反硝化活性污泥 (硫自养反硝化活性污泥）；所述颗粒化实验系统是指申请号为= 201410248398.0、名称为 "一种硫自养反硝化颗粒污泥及其制备方法和应用"的专利申请中公开的上升流式缺氧颗 粒污泥反应器水处理系统，颗粒化实验系统稳定运行时的相关参数见表1。
[0052] 硫自养反硝化活性污泥接种后反应器的进水水质：采用人工合成废水，以KNO3作 为氮源，投加 Na2S · 9H20作为硫源，以NaHCO3和KH2PO4作为反应器pH缓冲剂，S: N = 2 (质量 比），同时为满足微生物生长过程的需要，在通入人工合成废水之前先加入?6、〇!、111、211等 微量元素（即先通入微量元素稀释液）。为了保证水质没有太大的变化，实施例1中每天更换 人工合成废水，微量元素稀释液每天加入1L。温度在20~35°C左右。
[0053] 实施例1:基于硫自养反硝化活性污泥去除新兴有机污染物的稳定工艺环境的建 立
[0054] (1)启动反应器：
[0055]启动第一阶段：向硫自养反硝化反应器中加入300mL初始污泥浓度为8.52g MLSS/ L的硫自养反硝化活性污泥的泥水混合液，调节反应体系pH为7.5，同时控制体系在缺氧环 境。为满足微生物生长的需求，通过进水管将IL微量元素稀释液通入到反应器中，待微量元 素稀释液进入完毕后。通过蠕动栗按一定流速经进水管向反应器中连续进IOL人工合成废 水进行污泥驯化，以驯化微生物适应硝酸根和硫根离子存在的环境，同时提高其微生物活 性。所述的人工合成废水含有氮源、硫源、KH 2P〇4、NaHC03、氯化镁;氮源由KNO3提供，人工合 成废水中KNO 3的初始浓度约为93mg/L;所述硫源由Na2S · 9H20提供，S2I度约为200mg/L;所 述KH2PO 4和NaHCO3作为pH缓冲剂，进水中KH2PO4和NaHCO 3的浓度分别为187 · 5mg/L、125mg/L， 进水中氯化镁的浓度为112.5mg/L。反应器启动初期，主要目的在于使污泥稳定适应反应器 环境，同时提高硫、氮的转化效果，特别是硫氧化和反硝化效果，因此整个过程中无新兴有 机污染物的投加。为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更换进水。该阶段工艺操作条 件为:进出水通过蠕动栗控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀， 内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5，水力停留时间为4h;
[0056]启动第二阶段：当S2^的转化率和NO厂的转化率稳定时，为满足微生物生长的需求， 通过进水管通入IL微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，添加了新兴有机污染 物的人工合成废水通入到反应器中，进入启动的第二阶段；启动第二阶段主要对硫自养反 硝化活性污泥进行进一步的驯化培养，时间为I. 〇~2个月；其中，含有氮源、硫源、KH2PO4、 NaHC03、氯化镁和新兴有机污染物的进水进入反应器即开始缺氧硫自养反硝化去除有机污 染物阶段，在该阶段进水中的新兴有机污染物浓度为l〇〇yg/L，进水中硫、氮的质量浓度比 值为2,以达到微生物驯化的目的，从而完成反应器的启动。为保证进水水质没有太大的变 化，所以每天更换进水。该阶段工艺操作条件为：进出水通过蠕动栗控制，进水流量Q为 6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水 PH为7.5,水力停留时间4h。第一阶段时间为半个月，第二阶段时间为1.0~2个月；
[0057] (2)废水处理系统稳定运行的建立：
[0058]反应器启动完成后，通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工 合成废水通入到反应器，同时添加新兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为100 yg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2,去除进水中氮源、硫源以及新兴有机污染物；当 s2_的转化率为95 %，NO3^的转化率为85 %，对新兴有机污染物的去除效果稳定时，完成以硫 自养反硝化活性污泥去除有机污染物的强化过程，进而建立起基于硫自养反硝化活性污泥 去除水中新兴有机污染物的稳定工艺环境。为保证进水水质没有太大的变化，所以每天更 换进水。该步骤工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过 内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5，水力停留 时间4h。
[0059] 实施例中所述的硫自养反硝化反应器为本工艺中最主要的处理单元，反应器主体 由有机玻璃制成，内径为50mm，总高为555mm，总有效容积为1.08L，进水采用人工模拟方式 配制，每天更换以保证水质不会有太大变化，并通过蠕动栗将其输送到反应器中与硫自养 反硝化活性污泥接触反应，出水以溢流的方式从出水管流出。为使硫自养反硝化活性污泥 与污水能更好地混合接触，提高传质效果，反应器设置了内循环系统，通过内循环栗将部分 出水回流到反应器中，同时反应器连接了ORP和PH在线监测装置。
[0060] 硫自养反硝化反应器主要结构如图1所示，图中：1-进水桶，2-进水管，3-进水栗， 4_内循环栗，5-内循环管，6-反应器主体，7-出水管，8-出水栗，9-出水桶;进水桶和反应器 主体通过进水管连接，进水栗设在进水管上;反应器主体和出水栗通过出水管连接，出水栗 设在出水管上；内循环管与进水管、反应器主体连接，内循环栗设在内循环管上;进水栗、内 循环栗和出水栗均为蠕动栗。
[0061] 实施例2:硫自养反硝化反应器对不同浓度新兴有机污染物布洛芬（IBU)的去除效 果
[0062] 实施例1的基于硫自养反硝化活性污泥去除水中新兴有机污染物的稳定工艺系统 (即硫自养反硝化反应器稳定系统）建立后分阶段运行150d。其中，第一阶段(0~20d)进水 中IBU的浓度由Oyg/!逐步提高为100yg/L;第二阶段(21~70d)进水中IBU浓度保持IOOyg/ L，稳定运行50d;第三阶段(74~I OOd)进水中IBU浓度由100yg/L逐步提高为1000yg/L;第四 阶段（IOld~150d)进水中IBU浓度保持1000yg/L，稳定运行50d;其他条件保持不变，系统运 行期间，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2,工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗来控制， 进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20 ~35 °C，进水pH为7 · 5，水力停留时间4h。
[0063] 上述反应体系在一个水力停留时间内，分别在开始进水时取进水桶中的进水 0.5mL，结束时取反应器上方上清液0.5mL作为出水，用0.22um的PTFE滤头过滤到2mL棕色的 样品瓶中，保存于4°C冰箱中，并于当天用UPLC-DAD检测分析IBU含量的变化。
[0064]图2和图3分别是浓度为100yg/L和浓度为1000yg/L的IBU在硫自养反硝化反应器 中基于硫自养反硝化活性污泥的去除效果图。由图可见，在缺氧条件下，在两个浓度阶段， 硫自养反硝化活性污泥对IBU均有较好的去除效果，均达到了95 %以上。
[0065] 实施例3:硫自养反硝化活性污泥对水中新兴有机污染物的去除机理
[0066] 对基于硫自养反硝化活性污泥对水中新兴有机污染物的去除机理的探索实验主 要通过两个批次试验来完成：（1)布洛芬的惰性吸附，（2)布洛芬的生物降解。
[0067] (1)硫自养反硝化死体污泥对布洛芬的惰性吸附实验:从硫自养反硝化反应器中 取适量经驯化好的硫自养反硝化活性污泥，在高压灭菌锅中121°C条件下灭菌30min，对污 泥中的活细胞进行灭活，考察污泥死体对IBU的吸附作用。向锥形瓶(0.5L)内加入一定量沉 降后的硫自养反硝化死体污泥(约50mL)，控制锥形瓶内MLVSS约为1.5g/L，再加入人工合成 废水（与硫自养反硝化反应器一致)至500mL刻度线，再加入定量的IBU储备液，使其终浓度 为lOOyg/L，室温25°C条件下，为使锥形瓶中泥水混合的更好，采用磁力搅拌进行搅拌，转速 为200rpm，反应时间为5d，使用封口膜隔绝空气。每组试验均设置三个平行。
[0068] 开启磁力搅拌器并计时，上述各个反应体系分别在0、0.5、1、2、4、8、12、24、36、48、 60、72、84、96、108、120h取0.5mL的上清液，用0.22um的PTFE滤头过滤到2mL棕色的样品瓶 中，保存于4°C冰箱中，并于当天用UPLC-DAD检测分析IBU含量的变化。
[0069] (2)硫自养反硝化活性污泥对布洛芬的生物降解实验：向锥形瓶（0.5L)内加入 50mL从硫自养反硝化反应器中取的经驯化沉降好的硫自养反硝化活性污泥，控制锥形瓶内 MLVSS约为1.5g/L，再加入人工合成废水（与硫自养反硝化反应器一致）稀释至刻度线至 500mL刻度线，再加入定量的IBU储备液，使其终浓度为100yg/L，室温25°C条件下，为使各锥 形瓶中泥水混合的更好，采用磁力搅拌进行搅拌，转速为200rpm，反应时间为5d，使用封口 膜隔绝空气。每组试验均设置三个平行。
[0070] 开启磁力搅拌器并计时，上述各个反应体系分别在0、1、4、10、24、34、48、58、72、 96、106、120h取0.5mL的上清液，用0.22um的PTFE滤头过滤到2mL棕色的样品瓶中，保存于4 °C冰箱中，并于当天用UPLC-DAD检测分析IBU含量的变化。
[0071] 图4是IBU在硫自养反硝化死体污泥中的吸附去除效果和在硫自养反硝化活性污 泥中的生物降解去除效果图（图中的灭菌污泥即为硫自养反硝化死体污泥）。图中Co为实验 开始时加入锥形瓶的IBU初始浓度，为100yg/L，随着反应的进行，IBU的浓度在发生变化，C 为反应过程中对应时间IBU的浓度。由图可见，硫自养反硝化死体污泥和活性污泥均对IBU 有去除效果，死体污泥主要通过吸附来去除，去除率为30%;活性污泥通过生物降解和吸附 的共同作用来达到去除的效果，去除率为100%;说明硫自养反硝化活性污泥去除IBU的机 理有吸附和生物降解两种作用，而生物降解起主要作用。
[0072] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，包含如下步骤： (1) 反应器的启动： ① 启动第一阶段：向反应器中加入硫自养反硝化活性污泥，调节反应体系PH，控制体系 在缺氧环境，通过进水管通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，以人工合成 废水为进水进入反应器进行污泥驯化;该阶段时间为半个月，进水中硫、氮的质量浓度比值 为2; ② 启动第二阶段:当S2-的转化率和NO3+的转化率稳定后，通过进水管通入微量元素稀释 液，待微量元素稀释液进入完毕后，人工合成废水进入反应器，同时添加新兴有机污染物到 人工合成废水中，进入启动的第二阶段;第二阶段时间为1.0~2个月，在该阶段进水中的新 兴有机污染物浓度为l〇〇yg/L，进水中硫、氮的质量浓度比值为2,以达到微生物驯化的目 的，从而完成反应器的启动； (2) 反应器启动完成后，通入微量元素稀释液，待微量元素稀释液进入完毕后，将人工 合成废水通入到反应器，同时添加新兴有机污染物，使进水中的新兴有机污染物浓度为100 yg/L，进水保持硫、氮的质量浓度比值为2;当S2^的转化率为95 %，NO3^的转化率为85 %，对 新兴有机污染物的去除效果稳定时，建立起稳定运行的废水处理系统； (3) 将待处理废水作为进水通入稳定运行的废水处理系统，去除待处理废水中碳源、硫 源以及新兴有机污染物。2. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通过内循环来 使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35 °C，进水pH为7.5，水力停留时间4h; 步骤(2)的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通 过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5，水力停 留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2; 步骤(3)的工艺操作条件为:进出水通过蠕动栗来控制，进水流量Q为6.48L/d，同时通 过内循环来使泥水混合均匀，内循环设置为5个Q，反应温度20~35°C，进水pH为7.5，水力停 留时间4h，进水中硫、氮的质量浓度比值为2。3. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)和(2)所述人工合成废水含有氮源、硫源、氯化镁、NaHCO 3和KH2PO4，pH为7.5，氮源由KNO3 提供，硫源由Na2S · 9H20提供;所述人工合成废水中氮源初始浓度为93mg/L，硫源初始浓度 为200mg/L，KH 2P〇4-的初始浓度为187.5mg/L，NaHC03的初始浓度为125mg/L，MgCl2的初始浓 度为 112.5mg/L。4. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)所述的反应器为硫自养反硝化反应器。5. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)所述的硫自养反硝化活性污泥为取自污水处理厂的硫自养反硝化絮体污泥，取自污水 处理厂的硫自养反硝化絮体污泥直接使用或是经驯化培养后使用。6. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)所述的硫自养反硝化活性污泥的污泥氮硫负荷分别为〇. 33kg-N/m3/d和0.62kg-S/m3/d， 脱氮效率保持在95%以上。7. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)所述的反应体系中硫自养反硝化活性污泥的MLSS为8 · 520g/L，MLVSS/MLSS为O · 5，S: N = 2;步骤(1)所述的反应器进水用盐酸和氢氧化钠溶液调节pH。8. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (1)、（ 2)和(3)所述的新兴有机污染物为布洛芬。9. 根据权利要求1所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法，其特征在于，步骤 (3)中所述待处理废水中新兴有机污染物浓度为I OOyg/L。10. 权利要求1至9任一项所述的去除水中新兴有机污染物的生物处理方法在处理含新 兴有机污染物废水中的应用。
【文档编号】C02F3/28GK105923759SQ201610416235
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】吕慧, 陈光浩, 贾妍艳, 张会群
【申请人】中山大学