[發(fā)明專利]一種利用抑菌劑為厭氧氨氧化穩(wěn)定提供底物的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210256692.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN114477423A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高景峰;郭怡;武澤杰;李籽橋;王知其;崔影超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/00
• 分類號(hào): C02F3/00;C02F3/12;C02F3/30;C02F11/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種利用抑菌劑為厭氧氨氧化穩(wěn)定提供底物的方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。將全程硝化活性污泥接種入序批式生化反應(yīng)器中，在曝氣結(jié)束后使用對(duì)氯間甲酚對(duì)活性污泥進(jìn)行浸泡處理，對(duì)氯間甲酚使用濃度為70?100mg/L，浸泡時(shí)間為24?36h?；钚晕勰嘟萏幚聿⑾茨嗯懦蓴_后，反應(yīng)器恢復(fù)正常運(yùn)行，當(dāng)氨氮降解率大于80％，同時(shí)亞硝積累率大于90％，認(rèn)為短程硝化啟動(dòng)成功。本發(fā)明利用一種抑菌劑實(shí)現(xiàn)短程硝化，該抑菌劑可以通過抑制亞硝酸鹽氧化持續(xù)穩(wěn)定地為厭氧氨氧化提供底物，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能脫氮技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用抑菌劑為厭氧氨氧化穩(wěn)定提供底物的方法。本發(fā)明適用于低碳氮比的城市污水生物脫氮處理。

背景技術(shù)

隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展，人類賴以生存的環(huán)境不斷發(fā)生變化，資源、環(huán)境、人口等社會(huì)問題日益尖銳，環(huán)境問題已成為阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。水環(huán)境是生態(tài)環(huán)境的重要一環(huán)，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的過度排放造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，是目前面臨的主要環(huán)境問題之一。生物法是目前污水處理廠脫氮的主要方法，但傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝存在能耗大，產(chǎn)生大量溫室氣體，處理效率低等問題。短程硝化厭氧氨氧化工藝作為一種新型經(jīng)濟(jì)節(jié)能的工藝逐步得到人們的認(rèn)可，這一工藝實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)便是短程硝化能持續(xù)穩(wěn)定為后續(xù)的厭氧氨氧化提供亞硝酸鹽。短程硝化工藝存在兩個(gè)核心問題，一是短程硝化工藝的快速啟動(dòng)，二是短程硝化工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)短程硝化的關(guān)鍵在于抑制亞硝酸鹽氧化的同時(shí)不抑制或輕微抑制氨氧化過程，從而實(shí)現(xiàn)充足的亞硝酸鹽積累。然而污水生物處理系統(tǒng)是一種混合微生物體系，氨氧化細(xì)菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)是天然的共生關(guān)系，因此開發(fā)新的處理方法以實(shí)現(xiàn)區(qū)別化抑制AOB和NOB從而實(shí)現(xiàn)短程硝化的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定維持，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

傳統(tǒng)的短程硝化啟動(dòng)方法有很多，如低溶解氧(DO)、間歇曝氣、高溫和抑制劑等，但是傳統(tǒng)方法通常存在短程硝化啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，短程硝化啟動(dòng)后不能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，短程啟動(dòng)方法影響污泥性能或NOB適應(yīng)性的問題。在以往的研究中，通過將DO維持在0.4-0.7mg/L并延長(zhǎng)曝氣時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)短程硝化，亞硝酸鹽積累率(NAR)可達(dá)到95％以上。由于AOB對(duì)氧氣的親和力要高于NOB，更容易適應(yīng)低DO的環(huán)境，因此低溶解氧有利于短程硝化的實(shí)現(xiàn)。但是過低的DO可能抑制氨氧化過程，同時(shí)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間還可能導(dǎo)致污泥膨脹。除了控制DO，合理設(shè)置曝氣模式也可以實(shí)現(xiàn)短程硝化，其中曝氣模式主要是指連續(xù)曝氣條件和間歇曝氣條件，間歇曝氣可以形成好氧和缺氧交替運(yùn)行的模式，提供短暫的缺氧環(huán)境，而AOB具有“饑餓”生長(zhǎng)的特性，一旦由缺氧轉(zhuǎn)化為好氧模式，AOB便能很快恢復(fù)活性并利用氨氮進(jìn)行生長(zhǎng)，但NOB不具有這一特性，因此NOB的活性降低并處于氧氣競(jìng)爭(zhēng)的劣勢(shì)地位，逐步實(shí)現(xiàn)NOB的淘洗。另外，利用AOB和NOB對(duì)溫度的敏感性差異可以實(shí)現(xiàn)短程硝化的快速啟動(dòng)。適當(dāng)升高溫度能提高AOB的生長(zhǎng)速率，加大AOB和NOB生長(zhǎng)速率之間的差異。當(dāng)溫度高于25℃時(shí)，被認(rèn)為是區(qū)分AOB和NOB增長(zhǎng)速率的最佳范圍，長(zhǎng)期維持較高溫度可以將NOB逐步淘洗出反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)短程硝化，但是在實(shí)際污水處理廠想要長(zhǎng)期維持穩(wěn)定的較高的溫度，需要消耗大量的能源，這對(duì)于北方的城市污水處理廠尤其不現(xiàn)實(shí)。

目前關(guān)于短程硝化抑制劑的研究有很多。研究發(fā)現(xiàn)一些揮發(fā)性脂肪酸，如甲酸、乙酸、丙酸和正丁酸，還有游離氨(FA)、游離亞硝酸(FNA)、羥胺、硫化物和氯酸鹽等均可以實(shí)現(xiàn)短程硝化。甲酸具有一定的腐蝕性，不利于儲(chǔ)存和使用。利用FA處理可以成功啟動(dòng)短程硝化，但相關(guān)研究表明該短程硝化僅維持了30個(gè)周期后便轉(zhuǎn)化為全程硝化。利用0.75mg/LFNA也可以成功啟動(dòng)短程硝化，但僅維持了5天，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)Candidatus Nitrotoga的豐度逐漸增加，導(dǎo)致短程硝化失穩(wěn)。硫化物容易引起硫磺絲狀菌的過度生長(zhǎng)而導(dǎo)致污泥膨脹。綜上所述，這些抑制劑均存在不易儲(chǔ)存、NOB容易產(chǎn)生適應(yīng)性和價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。因此探索一種具有安全性、高效性的新型抑制劑對(duì)于短程硝化的推廣和應(yīng)用十分重要。