[發明專利]一種提高一體式部分反硝化-厭氧氨氧化耦合脫氮性能的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011081238.3
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112142199A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李軍;韓浩;張晶;張一;魏鵬元;周榮煊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種提高一體式部分反硝化?厭氧氨氧化耦合脫氮性能的裝置及方法，屬于污水處理領域。反應器最底部是部分反硝化顆粒污泥，厭氧氨氧化顆粒污泥在反應器中部，里面厭氧氨氧化顆粒污泥與不動桿菌JQ1004包埋顆粒均勻混合。對不動桿菌JQ1004進行強化饑餓培養，使其生長處在穩定期且能分泌更多的酰基高絲氨酸內酯(AHLs)類信號分子,之后將已培養完成的穩定期不動桿菌JQ1004包埋顆粒和厭氧氨氧化顆粒污泥置于同一反應裝置中，不動桿菌JQ1004在缺氧條件下能消耗有機碳源還原硝態氮，減少有機物對厭氧氨氧化造成的影響，同時不動桿菌JQ1004產生的酰基高絲氨酸內酯類信號分子也能夠提高厭氧氨氧化菌的活性。

技術領域

本發明屬于污水處理領域，尤其涉及通過以部分反硝化污泥顆粒，包埋不動桿菌JQ1004(中國微生物保藏中心CGMCC15414號)和厭氧氨氧化污泥顆粒為主體的污水處理裝置及其運行策略。

背景技術

厭氧氨氧化，將亞硝酸鹽作為電子受體將氨氧化為氮氣的過程，通過厭氧氨氧化生物脫氮可以減少氧氣需求，一部分氨在缺氧條件下不需要消耗氧氣就能被氧化，因此它被廣泛認為是一種成本效益高的廢水脫氮工藝。為了獲得亞硝酸鹽作為底物，厭氧氨氧化通常與部分反硝化(PN)結合，這理論上可以減少了60％的曝氣量，有機碳減少100％，并減少90％的污泥產量。部分反硝化/厭氧氨氧化(PDA)工藝被認為可以在污水處理廠中實現厭氧氨氧化的一種有前途的方法。需注意的是11％的氮，通過厭氧氨氧化反應轉化為硝酸鹽，亞硝酸鹽氧化細菌 (NOB)的存在不可避免的加劇了廢水中硝酸鹽的積累。然而，PN/厭氧氨氧化工藝無法去除包含在廢水中的硝酸鹽，導致相對較差的脫氮效率(51-87％)。另外，Anammox菌細胞還具有產率低(0.11gVSS/gNH4+-N)、世代周期長(可達32d)、對底物依賴性強、環境抗逆性弱及基因擴增困難導致反應啟動耗時過長的特點。

不動桿菌JQ1004是一株從北京市高碑店污水處理廠BBR(Bacillus BacteriaBioreactor)中試設備的活性污泥樣品中分離得到一株革蘭氏陰性菌株，能分泌 AHL信號分子。它是一種兼性菌，在缺氧條件下能利用有機碳源進行反硝化作用，還原硝態氮，適宜的生存條件:pH為7.33左右，溫度為31.8℃左右。它對環境有著比較強的抗逆性，增殖能力強，在污水處理領域應用前景很大。

在厭氧氨氧化區域包埋穩定期不動桿菌JQ1004相對于部分反硝化-厭氧氨氧化工藝有以下優勢：

(1)不動桿菌JQ1004在缺氧條件下可以還原硝態氮，這能進一步提高部分反硝化-厭氧氨氧化的出水水質。

(2)不動桿菌JQ1004分泌物含有酰基高絲氨酸內酯(AHLs)類信號分子，AHLs 可促進厭氧氨氧化活性基因的表達且利于生物膜的形成。

(3)不動桿菌JQ1004對環境有著較強的適應能力,接種穩定期的JQ1004也能擁有較長的存活時間，在污水生化系統中可使系統運行更加穩定。

發明內容

由于部分反硝化，厭氧氨氧化微生物對環境變化敏感，比如對有機物干擾或基質中有毒有害物質等抵抗能力弱，尤其是將部分反硝化耦合厭氧氨氧化工藝應用于主流廢水處理時，微生物活性受到主流廢水中有機物的抑制、導致脫氮不完全。

因此本發明專利提供一種在一體式部分反硝化耦合厭氧氨氧化區域內接種不動桿菌JQ1004包埋顆粒進行強化脫氮的裝置以及運行方法。主要的創新點在于對不動桿菌JQ1004進行強化饑餓培養，使其生長處在穩定期且能分泌更多的酰基高絲氨酸內酯(AHLs)類信號分子,之后將已培養完成的穩定期不動桿菌 JQ1004包埋顆粒和厭氧氨氧化顆粒污泥置于同一反應裝置中，二者均勻混合，不動桿菌JQ1004在缺氧條件下能消耗有機碳源還原硝態氮，減少有機物對厭氧氨氧化造成的影響，同時不動桿菌JQ1004產生的酰基高絲氨酸內酯(AHLs)類信號分子也能夠提高厭氧氨氧化菌的活性。反應器最底部是部分反硝化顆粒污泥，厭氧氨氧化顆粒污泥在反應器中部，里面厭氧氨氧化顆粒污泥與不動桿菌 JQ1004包埋顆粒均勻混合。