[发明专利]一种基于甲烷化、厌氧氨氧化和反硝化耦合过程的厌氧脱磷方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护、污水处理领域。具体涉及到一种基于甲烷化、厌氧氨氧化和反硝化耦合过程的厌氧脱磷方法，其反应器形式为气提式厌氧反应器。

背景技术

磷酸盐还原技术：磷酸盐还原过程每一可能中间步骤的氧化还原电位(如图2)，发现所有磷化合物中没有一个是典型的氧化剂，特别是在碱性条件下，因此，磷酸盐还原需要很强的还原剂。而对于PH₃，即使很弱的氧化剂也会将其彻底氧化为磷酸盐。这就是在自然界中磷元素一般以最高氧化态(+5)形式存在的原因。

   

在pH为7.0的标准条件下，以氢或乳酸为电子供体，磷酸盐还原为磷化氢，从热力学角度来讲，是不可能发生的。在自然环境条件下，磷化氢浓度数量级度一般在ng/m³范围内。当pH为7.0，氢分压为10^-3atm，磷化氢分压为10^-9atm，其它化合物浓度为0.01mol/L，使用能斯特方程进行计算，可以得到磷酸盐在自然条件下还原成PH₃的反应是吸能反应。因此，在自然条件下，磷酸盐还原为磷化氢产生ATP是不可能的。但当亚磷酸盐与磷酸盐之比小于10^-8，pH为7.0，H₂分压为1atm，以H₂为电子供体，磷酸盐还原为亚磷酸盐的反应可以发生。要求亚磷酸盐一旦生成，立即被转化掉。

磷酸盐还原过程并不是需要特定的产物质过程而是需要其过程中的能量。它的前提是：①厌氧；②产氢，其中产氢也是厌氧环境的一个表征。在丁酸型发酵过程中，NADH是过剩的，即在微生物中存在过剩的还原力，因此在反应器溶液中有磷存在的条件下，可能生成PH₃。铁氧还原蛋白可能与磷酸盐的还原有关，硫酸盐还原菌与亚铁离子可促进磷化氢气体的产生。

发明内容

对厌氧氨氧化与甲烷化、反硝化耦合过程中发现了厌氧脱磷现象。其排出的磷化氢浓度高达毫克级，因而为污水中磷的去除提供了一种新的途径。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

在气提式厌氧反应器中投入反硝化颗粒污泥作为接种污泥，厌氧反应器中污泥浓度为5-10g/L。接着将污水泵入反应器，经培养在反应器成功启动后实现了厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合。

本发明所述的气提式厌氧反应器的启动以反硝化颗粒污泥作为接种污泥，接种后反应器中污泥浓度约为5-12g/L，试验污水为人工配制，接着将污水从反应器顶部通过管道泵入反应器底部；所述的污水中加入的组分为：HCO₃的浓度为0.2-1.8g/L，H₂PO₄的浓度为0.05-0.30g/L，NH₄⁺的浓度为1.0-3.0g/L，Mg²⁺的浓度为0.2-0.9g/L，Fe²⁺的浓度为0.2-0.4g/L，Ca²⁺的浓度为0.1-0.3g/L，NO₃^-的浓度为1.0-4.0g/L，C₆H₁₂O₆的浓度为0.7-2.5g/L，经培养在反应器成功启动后实现了厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合。

作为一种优化方式在所述的污水中加入的组分的浓度可以为(g/L)：NaHCO₃0.2-1.8，KH₂PO₄ 0.05-0.30，(NH₄)₂SO₄ 1.0-3.0，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.9，FeSO₄·7H₂O0.2-0.4，CaCl₂ 0.1-0.3，KNO₃ 1.0-4.0，C₆H₁₂O₆ 0.7-2.5。

作为一种优化方式所述的FeSO₄·7H₂O的浓度为0.3g/L。