[发明专利]一种纳米零价铁耦合磁场同步强化厌氧氨氧化菌培养和增强稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种纳米零价铁耦合磁场同步强化厌氧氨氧化菌培养和增强稳定性的方法，本发明利用nZVI耦合磁场来强化厌氧氨氧化菌的培养，施加的磁场强度能使零价铁表面去钝化，在磁场下将纳米零价铁转化为铁离子并作为微量元素为微生物利用，有效促进厌氧氨氧化启动，同时配合磁场可以影响氨氧化菌的氨单加氧酶和羟胺氧化酶中蛋白质的活性位点，提高酶的活性，进一步提高了氨氧化菌富集速率，大大缩短了反应器的启动时间，增强了厌氧氨氧化反应器的稳定性。本发明所述的方法工艺简单，反应条件温和，正常厌氧氨氧化反应条件下即可进行；对环境安全无害，并且便于工程应用。

技术领域

本发明涉及一种纳米零价铁(nZVI)耦合磁场强化厌氧氨氧化菌培养和增强稳定性的方法，属于环境微生物和废水治理技术领域。

背景技术

厌氧氨氧化工艺作为一种低能耗的环境友好型自养脱氮技术受到了广泛的关注。该工艺主要是依赖于厌氧氨氧化菌在缺氧的条件下，以NO₂^--N为电子受体，将NH₄⁺-N转化为N₂。与传统生物脱氮工艺相比，短程硝化-厌氧氨氧化工艺不需要有机物作为碳源，同时氧气需求量降低了约60％，剩余污泥产量减少了约90％，占地面积小，运行成本可节约60％左右。此外，厌氧氨氧化工艺具有较高的氮去除率，十分适合高氨态氮废水处理，并且与传统生物脱氮工艺相比，温室气体的排放量减少了约90％左右。但厌氧氨氧化菌生长缓慢，世代周期长、对环境变化敏感且反应过程中会生成硝态氮(NO₃^--N)等，很难在工程上得到广泛的应用。因此，如何缩短厌氧氨氧化污泥的富集培养时间，加快厌氧氨氧化启动过程对于该技术的实际应用具有重要意义。

纳米零价铁(nZVI)因具有较强的氧化还原特性而被广泛的应用于环境治理中。当将nZVI添加到厌氧生物反应器时，其在中性厌氧水体中可发生如下氧化还原反应(公式1)，缓慢释放出Fe²⁺，并营造利于厌氧微生物生存的环境。零价铁与环境中的Fe²⁺还可在微生物的介导下参与硝态氮的还原(公式2)。

Fe⁰+2H₂O→Fe²⁺+H₂+2OH^- (公式1)

然而，随着氧化反应的进行，零价铁表面会生成针铁矿(α-FeOOH)、赤铁矿(α-Fe₂O₃)等三价铁氧化物，造成零价铁老化、活性降低等问题。

中国专利文献CN108557994A公开了一种处理氨氮废水的方法，其改进之处为，利用蒙脱石负载的零价铁和厌氧氨氧化菌共同对含氮废水进行处理。采用蒙脱石负载的零价铁(MMT-ZVI)和活性污泥耦合对含氮废水进行处理，与不添加MMT-ZVI和仅添加零价铁(ZVI)相比，由于负载到蒙脱石上后零价铁活性位点增多，稳定性增强，脱氮效率更高。该方法无法解决零价铁老化、活性降低的问题，该方法无法长期促进厌氧氨氧化菌生长，更无法增强厌氧氨氧化工艺稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是目前厌氧氨氧化菌培养时间较长，零价铁容易老化，活性降低，严重阻碍了厌氧氨氧化工艺的实际应用的难题，本发明提供了一种纳米零价铁耦合磁场强化厌氧氨氧化菌培养和增强稳定性的方法。

采用本发明的方法可以避免纳米零价铁老化，提高纳米零价铁的活性，促进厌氧氨氧化的快速启动，促进厌氧氨氧化菌生长，缩短了从厌氧污泥富集培养为厌氧氨氧化污泥的时间，增强了厌氧氨氧化反应器稳定性。

为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米零价铁耦合磁场强化厌氧氨氧化菌培养和增强稳定性的方法，步骤如下：