[發明專利]功能菌結合MABR工藝強化吡啶降解同步短程脫氮的方法

在審

• 申請號: 202310210906.5
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116119838A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 沈錦優;程有鵬;鄭鵬;李燕;張何兵;何峻峰;楊旸;王洪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;湖北臻潤環境科技股份有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/30;C02F3/12;C02F101/38
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種功能菌結合MABR工藝強化吡啶降解同步短程脫氮的方法。本發明依據MABR工藝中生物膜的生態位特性，將吡啶降解功能菌株根瘤桿菌NJUST18接種物、硝化污泥以及反硝化功能菌株脫氮副球菌NJUST53接種物依次進行了掛膜。掛膜后形成的生物膜中好氧層的根瘤桿菌以吡啶作為唯一碳源、氮源進行生長，硝化細菌利用吡啶降解產生的氨氮進行硝化過程。缺氧層的脫氮副球菌利用硝化過程產生的亞硝態氮/硝態氮以及吡啶進行反硝化脫氮。另外，通過控制曝氣壓力以及進水pH抑制亞硝酸鹽氧化細菌的活性，從而實現強化吡啶降解同步短程脫氮。

技術領域

本發明屬于環境有機污染物生物處理技術領域，涉及功能菌結合MABR工藝強化吡啶降解同步短程脫氮的方法，具體涉及兩種功能菌株結合MABR工藝強化揮發性吡啶降解同步短程脫氮的方法。

背景技術

作為一種典型的含氮雜環化合物，吡啶廣泛應用于醫藥制造、農業、印染工業、焦化工業及炸藥生產等行業，產生了大量具有低C/N比特點的吡啶廢水。生物處理被認為是一種低成本、環保的廢水處理技術。其中，厭氧處理通常因其去除率低和工藝穩定性差而受到限制，而傳統的好氧處理工藝針對揮發性吡啶廢水的處理不僅能耗高，還會導致惡心的氣味和嚴重的空氣污染。另外，隨著吡啶的降解，吡啶環上的氮最終會以氨氮形式釋放到水環境中，造成二次污染。

膜曝氣生物膜反應器(Membrane?Aerated?Biofilm?Reactor,MABR)是一種將膜技術和生物膜技術相結合的污水高效處理技術。MABR系統中生物膜形成的獨特的微生物分層結構和電化學梯度，可以同時存在好氧區、缺氧區和厭氧區，為同步短程硝化反硝化提供了有利條件。另外，MABR具有無泡曝氣、氧利用效率高的優點，因此解決了傳統好氧處理過程中揮發性有機物易揮發的問題。

近年來，MABR在廢水處理中的應用已得到廣泛關注，然而，目前MABR大多數應用于具有高氮特性以及低毒性的廢水中(例如市政廢水、畜牧業廢水等)。例如，王碧瑋等人利用膜曝氣生物膜反應器處理生活污水(王碧瑋.膜曝氣生物反應器處理生活污水的研究[D].華中科技大學,2018.)，張晗等人利用膜曝氣生物膜反應器處理牛糞厭氧發酵液(張晗.鳥糞石結晶聯用膜曝氣生物膜反應器處理牛糞厭氧發酵液[D].哈爾濱工業大學,2018.)，孫秋慧等人利用膜曝氣生物膜反應器處理黑臭河水(孫秋慧.氣泡式MABR技術對黑臭水體增氧提質效果研究及其優化設計[D].天津大學,2018.)。MABR在高毒性的化工廢水中的應用仍然受限。

發明內容

針對吡啶好氧生物處理系統中曝氣供氧所導致的吡啶揮發的污染以及低碳氮比廢水脫氮難的問題，本發明提供一種功能菌結合MABR工藝強化吡啶降解同步短程脫氮的方法。

本發明的技術方案如下：

功能菌結合MABR工藝強化吡啶降解同步短程脫氮的方法，具體步驟為：

(1)根瘤桿菌NJUST18擴大培養后，將液體細菌離心，清洗去除殘留的營養物質，再次離心得到的菌體沉積物作為細菌接種物，然后將菌體沉積物隨吡啶廢水進水注入進MABR反應器，保持3～4d的內循環后，進行連續流進水，反應器中的纖維膜上逐步形成致密的生物膜，最后，將沉在反應器底部的細菌接種物排出系統；

(2)待反應器對吡啶去除率穩定后，將經氨氮廢水馴化后的硝化污泥注入進MABR反應器，保持3～4d的內循環后，進行連續流進水，生物膜上逐步覆蓋上一層新的生物膜，最后，將沉在反應器底部的硝化污泥排出系統；

(3)脫氮副球菌NJUST53擴大培養后，將液體細菌離心，清洗去除殘留的營養物質，再次離心得到的菌體沉積物作為細菌接種物，待反應器對吡啶以及氨氮去除率穩定后，將菌體沉積物隨進水注入進MABR反應器，保持3～4d的內循環后，進行連續流進水，生物膜上逐步覆蓋上一層新的生物膜，最后，將沉在反應器底部的細菌接種物排出系統；

(4)通過將曝氣壓力以及進水pH值分別控制在0.02±0.005MPa以及8.0～8.2，利用MABR實現吡啶降解同步短程脫氮。