[发明专利]一种温室甲鱼养殖废水厌氧氨氧化/反硝化耦合处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温室甲鱼养殖废水厌氧氨氧化/反硝化耦合处理方法，属于环保技术领域。

背景技术

甲鱼营养丰富，含有蛋白质、脂肪、钙、铁、动物胶、角蛋白及多种维生素，是不可多得的滋补品，是水产品之珍品。我国是世界上甲鱼养殖规模最大的国家，随着我国人民生活水平的提高，国内对甲鱼的消费量日益增多，我国加入WTO，甲鱼等优质水产品慢慢走出国门，出口东南亚、日本等地区，极大促进了甲鱼养殖业的发展，年均增长率达26%。

从20世纪80年代开始，我国开始兴起工厂化高密度养殖甲鱼。高密度甲鱼养殖方式因其效益高、鳖体成长快、养殖条件易控制等特点，已成为我国甲鱼养殖业的主流模式。高密度养殖方式主要采用全封闭的钢架混凝土温室，养殖密度达25-30只/m²。当水温高于20℃时，甲鱼开始摄食，摄食量随水温升高而增加。若水温低于最佳温度时，鳖体消化酶合成水平低，饲料转化率低；水温高于最佳温度时，由于鳖体活动量增加，也会降低饲料转化率。因此，为了保证温室内龟鳖的良好成长，温室内的水温一般控制在30-32℃，且应尽量保持恒定。

温室甲鱼主要喂食以高蛋白鱼粉为主体，并混合胡萝卜、大蒜等植物蛋白配合而成的饵料。甲鱼吃食过程中，饲料直接浪费率10-20%，食入鳖体的80-90%饲料，经过鳖体转化后又有60-65%氮磷排入污水，两者总计70-85%饲料中的氮磷将排入养殖废水中。目前，只能依靠定期排水来实现温室的清洁，减少传染性病害的产生。温室甲鱼养殖业耗水量高，据估算生产1kg甲鱼耗水0.4kg/天，按养殖周期为一年计算，生产1kg甲鱼需约150kg水。按全国计算，每年将有3100多万吨温室甲鱼养殖废水进入水体。经过实地调查，温室甲鱼养殖废水是典型的高氨氮低有机碳废水，据统计90%以上的废水C/N比均小于4。根据传统的硝化/反硝化脱氮理论，实现完全反硝化脱氮的理论C/N比值为2.86，结合微生物的生长，实际所需值通常超过4kg COD/kg N。温室甲鱼养殖废水C/N比低，采用常规硝化/反硝化途径脱氮难度大，如若外加碳源，操作困难，处理费用大大增加，难以在农村推广应用。

厌氧氨氧化 (Anaerobic Ammonium Oxidation，简称Anammox) 反应是近年来自然界及废水生物处理过程中新发现的一种氮的自养转化途径，是指在厌氧或者缺氧条件下，厌氧氨氧化微生物以NO₂^--N 为电子受体，氧化NH₄⁺-N为氮气的生物过程，该过程不需要有机碳源。以厌氧氨氧化为主体的脱氮过程与传统硝化-反硝化脱氮相比，可减少50%的供氧量和100%的有机碳源供应量，从而减少90%的处理费用，在低碳氮比废水生物脱氮方面具有广泛的应用前景。目前，以厌氧氨氧化为主体的处理工艺已经成功应用于多种废水的处理，如鱼罐头加工厂废水厌氧消化液、养猪场废水、城镇垃圾填埋场垃圾渗滤液和制药废水等，这些工艺除氮效率高、处理费用较常规工艺大大降低。但实际废水中均含有一定浓度的COD，有机物存在的环境下，反硝化菌与Anammox菌竞争反应底物NO₂^--N。同时，Anammox菌生长率低，仅为0.066 ± 0.01，而反硝化菌生长率为0.3，是Anammox菌的4.5倍。再加上反硝化反应在热力学上比厌氧氨氧化反应更容易发生。相关研究都表明，一定浓度的COD会对Anammox菌产生不利影响甚至完全抑制Anammox菌的活性。Chamchoi等人研究发现，超过300 mg L^-1的COD将阻止或者抑制Anammox菌的活性。Molinuevo等人用厌氧氨氧化反应器处理厌氧消化液，发现237 mg L^-1COD将完全抑制Anammox菌的活性，但在处理亚硝化出水过程中，发现完全抑制浓度为290 mg L^-1。Dapena-Mora等人研究发现，50 mM的醋酸将抑制70%的Anammox菌活性。C/N比高于1的环境下，Anammox菌将失去和反硝化菌竞争底物的优势。还有研究表明，超过70 mg L^-1的亚硝态氮将导致Anammox菌失去竞争优势。 

温室甲鱼养殖废水是低C/N比废水，采用厌氧氨氧化为主体的处理工艺处理温室甲鱼养殖废水，将极大降低处理费用，改进养殖环境，对温室甲鱼养殖业的蓬勃发展具有重要意义。但温室甲鱼养殖废水中含有一定量的COD，已经超过了文献报道的对Anammox菌活性的抑制浓度。因此，亟需开发新型温室甲鱼养殖废水处理工艺，实现碳氮同步脱除。