本發(fā)明涉及水體總氮治理，具體是涉及基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法。

背景技術：

1、水體總氮(tn)的控制是水體富營養(yǎng)化治理的重要措施之一。在tn的各種排放源中，污水處理廠二級出水是最主要的來源之一。盡管污水處理廠二級出水中的tn濃度相對較低(約5～20mg/l)，但其排放總量巨大，對水體tn污染的貢獻尤為顯著。在污水處理廠二級出水中，硝態(tài)氮(no3--n)是最主要的氮形態(tài)，因此，針對硝態(tài)氮的有效處理是控制水體總氮污染、緩解富營養(yǎng)化問題的關鍵。

2、硫自養(yǎng)反硝化作為一種無需外加碳源且綠色環(huán)保的脫氮技術，逐漸在污水處理廠二級出水的深度脫氮中獲得了廣泛關注。然而，硫自養(yǎng)反硝化的實際應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是硫自養(yǎng)菌生長緩慢、易受水流沖擊影響以及反應器啟動時間較長等問題，限制了其在工程中的推廣和應用。

3、向硫自養(yǎng)反硝化處理體系中添加含硫源微生物載體是解決上述挑戰(zhàn)的有效策略之一，這是因為含硫源微生物載體不僅為硫自養(yǎng)菌提供了脫氮所需的電子供體，還為其附著生長提供了支撐，從而有效減輕了水流沖擊對硫自養(yǎng)菌生長的負面影響。目前，常見的含硫源載體主要包括單質硫和硫化物載體、復合硫源載體以及凝膠包埋載體等。單質硫和硫化物載體主要包括單質硫、黃鐵礦(fe2s)等固體硫源；復合硫源載體則在此基礎上混合了牡蠣殼、碳酸鈣、石灰石等物質，用于中和硫自養(yǎng)過程中產生的氫離子，從而補充體系的堿度；凝膠包埋類載體則是通過將微生物、硫源、堿度補充物質及活性炭等與海藻酸鈉或水凝膠一起包埋，實現(xiàn)微生物在體系內的固定。

4、然而，隨著反應過程的進行，單質硫和硫化物載體以及復合硫源載體中的硫源逐漸被消耗，載體逐步分解；而凝膠包埋載體在硫源耗盡后，凝膠內的微生物無法接觸到外部硫源，導致載體功能喪失。同時，如何回收此類載體并重新負載硫源的問題尚未得到有效解決。此外，凝膠包埋載體在使用過程中也面臨有機物釋放、凝膠溶解及坍縮等問題，這些都進一步限制了其在工程應用中的可行性。

5、與將硫源固定在載體上的方式相比(含硫源載體)，采用持續(xù)富集外加硫源的載體更能保障微生物的持續(xù)穩(wěn)定運行，提升硫自養(yǎng)反硝化的性能，并且操作簡便，具有更好的工業(yè)應用前景。與此同時，考慮到污水處理廠二級出水中的no3--n濃度較低(約5～20mg/l)，有效富集no3--n也是提高硫自養(yǎng)反硝化性能的關鍵策略。因此，尋找具有良好no3--n和硫源富集能力的微生物載體，將是集成以上兩種策略以提高硫自養(yǎng)反硝化性能的關鍵。

6、陰離子吸附樹脂因其獨特的交聯(lián)結構、帶正電荷的功能基團及豐富的孔隙結構，在no3--n、s2o32-等陰離子富集方面具有顯著優(yōu)勢。此外，一些吸附樹脂呈現(xiàn)良好的生物兼容性，可作為微生物載體從水體中迅速富集污染物，并使這些污染物作為微生物生長的原料實現(xiàn)污染物原位降解最近也被證實。然而，現(xiàn)有的相關研究主要集中在有機污染物的去除，關于樹脂基微生物載體在脫氮過程中的應用尚未見相關報道。同時，樹脂的骨架結構和官能團類型對微生物載體-硫自養(yǎng)反硝化體系的影響也有待進一步探討。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述存在的問題，本發(fā)明提供了基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法。

2、本發(fā)明的技術方案是：

3、基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法，包括以下步驟：

4、s1、體系構建：向待處理的污水中加入樹脂基微生物載體和硫自養(yǎng)菌構建硫自養(yǎng)反硝化處理體系；

5、其中，待處理的污水、樹脂基微生物載體和硫自養(yǎng)菌的添加比例為：1l：40～60g：100～120ml；

6、s2、體系調節(jié)：向所述硫自養(yǎng)反硝化處理體系中加入s2o32-，并使硫自養(yǎng)反硝化處理體系中的s2o32-與no3--n的摩爾比n(s/n)為0.9±0.05；

7、s3、體系運行：將所述硫自養(yǎng)反硝化處理體系連續(xù)運行55～70天，期間定期更換待處理的污水。

8、進一步地，所述s1中樹脂基微生物載體為d201聚苯乙烯樹脂、d301聚苯乙烯樹脂、d730聚丙烯酸樹脂或d314聚丙烯酸樹脂中的一種或多種。

9、說明：通過優(yōu)選樹脂基微生物載體種類，從而有利于構建富電子供體的微生物環(huán)境，提高脫氮性能。

10、進一步地，所述s1中樹脂基微生物載體在使用前需要進行預處理，預處理方法為：將樹脂基微生物載體置于10～15wt％的nacl溶液中，放入恒溫搖床中于30～32℃溫度條件和150～200rpm轉速條件下振蕩3～4h，取出后用去離子水清洗3次，完成樹脂轉型，將轉型后的樹脂基微生物載體置于甲醇中，放入恒溫搖床中于30～32℃溫度條件和150～200rpm轉速條件下振蕩3～4h，取出后用去離子水清洗3次。

11、說明：通過預處理去除樹脂基微生物載體上吸附的有機雜質。

12、進一步地，所述s1中硫自養(yǎng)菌的菌濃度為108～109cfu/ml。

13、進一步地，所述s2中s2o32-與no3--n的摩爾濃度測定時，取20～30ml硫自養(yǎng)反硝化處理體系樣本，通過離子色譜進行測定。

14、進一步地，所述s2中s2o32-為na2s2o3·5h2o。

15、進一步地，所述s3中，在所述硫自養(yǎng)反硝化處理體系運行的前15天為固定菌階段，隨后為連續(xù)運行階段：

16、s3-1、固定菌階段：將所述硫自養(yǎng)反硝化處理體系溫度控制在30～32℃，攪拌轉速為150～200rpm，每隔20～24h取樣并更換污水，更換污水時，將硫自養(yǎng)反硝化處理體系溶液于5000～6000rpm下離心10～15min，以沉淀硫自養(yǎng)反硝化處理體系內游離微生物，避免換水導致的菌種流失，固定菌階段結束后樹脂基微生物載體上固定有硫自養(yǎng)菌；

17、s3-2、連續(xù)運行階段：將所述硫自養(yǎng)反硝化處理體系溫度控制在30～32℃，攪拌轉速為150～200rpm，每隔20～24h取樣并更換污水，更換污水時，靜置15～20min，以沉淀硫自養(yǎng)反硝化處理體系內的樹脂基微生物載體，排出上方污水即可。

18、本發(fā)明還提供了基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法的應用，將其應用于處理污水處理廠二級出水。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、(1)本發(fā)明的基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法以樹脂作為硫自養(yǎng)菌微生物的載體，從樹脂骨架結構和官能團類型出發(fā)，對no3--n和硫源的吸附性能、硫自養(yǎng)菌固定能力以及體系脫氮性能差異的影響規(guī)律進行對比研究，從而得出了最優(yōu)的樹脂選取方案，為今后研究基于樹脂基微生物載體-硫自養(yǎng)反硝化高效處理低濃度no3--n提供技術支撐和理論參考。

21、(2)本發(fā)明的基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法研究結果表明：聚苯乙烯骨架樹脂相較于聚丙烯酸樹脂具有更多官能團數(shù)量，呈現(xiàn)出更優(yōu)異的硝酸鹽氮(no3--n)和硫代硫酸根(s2o32-)吸附性能，季銨基團相較于叔胺基團表現(xiàn)出更強的正電性，有利于通過靜電相互作用吸附no3--n和s2o32-，同時，s2o32-因具有更多負電荷，相較于no3--n更易在季銨基團的樹脂上完成離子交換，進而有利于構建富電子供體的微生物環(huán)境，提高脫氮性能。

22、(3)本發(fā)明的基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法以具有聚丙烯酸骨架和季銨基團的d730樹脂作為載體，因其能兼具良好的本發(fā)明的基于樹脂基微生物載體強化硫自養(yǎng)反硝化脫氮效果的方法和s2o32-吸附能力和生物兼容性而呈現(xiàn)出最佳的脫氮性能。