[發明專利]甜菜堿在緩解高濃度游離氨對厭氧氨氧化污泥活性的抑制中的應用

在審

• 申請號: 201811026184.3
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109160600A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 劉牡;王亞超
• 申請（專利權）人: 知合環境（北京）有限責任公司;南京稞之朗環保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 張函;王春偉

本發明實施例提供了甜菜堿在緩解高濃度游離氨對厭氧氨氧化污泥活性的抑制中的應用，所述高濃度游離氨范圍為20～35mg/L。利用甜菜堿作為添加劑，使得厭氧氨氧化工藝在應對高濃度游離氨抑制時能夠快速恢復厭氧氨氧化活性，提高氮去除速率(NRR)和總氮(TN)去除率。該方法不僅簡化了污水處理流程，節約了基建投資和運行費用，而且有效縮短了厭氧氨氧化污泥馴化的時間，節約了時間成本。同時，該方法在處理廢水時應對游離氨濃度的波動具有更好地穩定性。此外，甜菜堿生產成本低廉，原料易得，其使用不僅節約了處理費用，而且也達到了生態環保的目的。

技術領域

本發明涉及厭氧氨氧化技術領域，特別是涉及甜菜堿在緩解高濃度游離氨對厭氧氨氧化污泥活性的抑制中的應用。

背景技術

厭氧氨氧化過程在氮循環中起著重要作用，在各種缺氧生態系統中，如海洋、地下水，甚至在南極洲的厭氧氨氧化現象均已經被廣泛地研究。與傳統硝化反硝化過程相比，厭氧氨氧化工藝的應用減少了對外源碳源的需求，降低了污泥產量，且運行成本低，該工藝已被越來越多地用于處理垃圾滲濾液等高氨氮廢水以及城市污水中。盡管如此，厭氧氨氧化工藝的應用仍受到實際廢水的復雜性(例如，組分和負荷的波動)的限制以及游離氨(FA)的抑制。其中，FA濃度的計算公式如下：

其中，[FA](mg/L)為FA濃度，[NH₄⁺-N]為NH₄⁺-N濃度，T為溫度。

FA容易穿透細胞膜，進入細胞內的FA可能會改變細胞內pH值并中和跨膜電位，甚至可能導致細胞死亡。研究表明，在短期試驗(批量試驗)中，當FA濃度為38mg/L時觀察到厭氧氨氧化活性降低了50％，而在長期試驗中，當FA濃度超過20～25mg/L時系統運行表現出明顯的不穩定性；當厭氧氨氧化污泥長期暴露于FA濃度超過35～40mg/L的環境中，其性能變得極不穩定，氮去除效率降至零。

雖然，通過降低進水的NH₄⁺-N濃度和增加水力停留時間，可以在一定程度上有效地恢復厭氧氨氧化污泥的脫氮性能，但當受到FA嚴重抑制時，厭氧氨氧化細菌對FA的耐受性會明顯下降，在經過長期抑制后，FA則會影響厭氧氨氧化系統的微生物種群結構。且該方法在工程規模實踐上由于構筑物反應池容的限制而難以實現。而通過逐漸馴化的方法雖然能夠在一定程度上節約成本，但是往往耗時太長，效率不高。此外，許多類型的廢水，例如工業廢水、滲濾液和污泥消化液等中的底物濃度經常波動，更加大了應對FA抑制的難度。因此，在厭氧氨氧化工藝中如何提供一種高效穩定的方法，使其在應對高濃度游離氨抑制厭氧氨氧化污泥活性時快速恢復其活性，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

甜菜堿又稱三甲銨乙內酯或三甲基甘氨酸，化學式為C₅H₁₁NO₂，廣泛存在于耐鹽細菌和植物中，是一類有效的兼容性物質，同時也是一種生物堿，在維持細胞滲透壓和緩解鹽脅迫方面有明顯作用，因此，能提高微生物菌群在低溫、干旱、高鹽度等不利環境下的適應能力。當前，甜菜堿已經可以通過化學方法合成，生產成本低廉，適用于大規模生產。

發明內容

發明人通過對厭氧氨氧化工藝的研究，發現甜菜堿作為添加劑能夠緩解高濃度游離氨對厭氧氨氧化污泥活性的抑制；并基于此完成了本發明。

本發明首先提供了甜菜堿在緩解高濃度游離氨對厭氧氨氧化污泥活性的抑制中的應用，其中，所述高濃度游離氨范圍為20～35mg/L。

可選的，在厭氧氨氧化主體反應器啟動后，將所述高濃度游離氨的廢水輸送至厭氧氨氧化主體反應器內進行厭氧氨氧化處理，所述厭氧氨氧化處理的條件包括：厭氧氨氧化主體反應器內含有硝化污泥、厭氧氨氧化污泥及甜菜堿。

可選的，厭氧氨氧化主體反應器內硝化污泥與厭氧氨氧化污泥的總污泥濃度為5000～10000mg/L。