[发明专利]基于厌氧铁氧化氨的生物脱氮方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种利用厌氧铁氧化氨处理污水中氨的方法及其在污水脱氮中的应用。

背景技术

目前在污水处理中能够实现NH₄⁺氧化的微生物过程主要为好氧氨氧化以及厌氧氨氧化。传统的好氧氨氧化过程虽然已经在污水处理中广泛应用，但是该工艺需要从外部通入氧气才能够实验NH₄⁺的氧化，同时在好氧氨氧化体系中存在氧气和产物NO₂^-，因此体系中通常会存在亚硝酸盐氧化菌将NO₂^-氧化为NO₃^-，然后在经过反硝化过程才能够将NO₃^-还原为N₂实现NH₄⁺的去除，因此传统的硝化反硝化工艺需要外加O₂、有机物，同时污泥产量高。虽然厌氧氨氧化过程能够在厌氧条件下将NH₄⁺氧化，但是需要提供NO₂^-来实现NH₄⁺的氧化，因此该工艺需要和好氧氨氧化过程结合在一起才能实现NH₄⁺的氧化。

铁是过渡金属的一种，其是地壳含量第二高的金属元素。Fe与C、O、N、S的氧化还原反应驱动着全球的生物化学循环。微生物异化Fe(Ⅲ)还原是一个重要的生物及地球化学过程，不仅对铁的分布以及矿物学形态产生影响，而且因为微生物异化Fe(Ⅲ)还原过程耦联了有机物的氧化降解，已逐渐应用于生物冶金、重金属(铀，铬，砷等)污染环境的生物修复以及石化类有机污水的生物降解。Fe在含N物质的化学和微生物氧化还原过程中也起到一定的作用，包括温室气体N₂O的产生。自然界中可进行Fe(Ⅲ)铁还原的微生物从古细菌到细菌种类繁多。然而，目前微生物Fe(Ⅲ)还原的生物化学性能仍是较新的研究领域。

目前研究发现在稻田、沉积物、淡水生态系统等环境中普遍存在能够实现在厌氧条件下依赖Fe(III)氧化NH4+的现象，该现象被称为Feammox(铁氧化氨)，发现Feammox现象的文献如：1)河流沉积物中：Clement等(Ammoniumoxidationcoupledtodissimilatoryreductionofironunderanaerobicconditionsinwetlandsoils，2005)；2)湿地生态系统：Shrestha等.(OxidationofAmmoniumtoNitriteUnderIron-ReducingConditionsinWetlandSoilsLaboratory,FieldDemonstrations,andPush-PullRateDetermination，2009)；3)山地土壤：Yang等(Nitrogenlossfromsoilthroughanaerobicammoniumoxidationcoupledtoironreduction,2012)；4)河岸草地：HuangandJaffe等(Characterizationofincubationexperimentsanddevelopmentofanenrichmentculturecapableofammoniumoxidationunderiron-reducingconditions，2015)；5)厌氧消化污泥：Sawayama等(Possibilityofanoxicferricammoniumoxidation.JournalofBioscienceandBioengineering，2006)；6)稻田土壤：Ding等.(NitrogenLossthroughAnaerobicAmmoniumOxidationCoupledtoIronReductionfromPaddySoilsinaChronosequence,2014)；7)淡水湖泊沉积物：Melton等(Microbialiron(II)oxidationinlittoralfreshwaterlakesediment:thepotentialforcompetitionbetweenphototrophicvs.nitrate-reducingiron(II)-oxidizers,2012)。现有研究认为Feammox反应原理如下