[发明专利]一种利用非那西汀快速启动与稳定维持城市污水常温短程硝化的方法

说明书

一种利用非那西汀快速启动与稳定维持城市污水常温短程硝化的方法，属于污水生物处理技术领域。方法为：将全程硝化活性污泥接种到序批式生化反应器中，用非那西汀对反应器中的活性污泥进行浸泡处理，采用的非那西汀浓度为4‑20mg/L，浸泡时间为12‑30h。全程硝化活性污泥经非那西汀浸泡处理，反应器的氨氧化活性可以快速恢复，而亚硝酸盐氧化活性会受到持续性抑制，当氨氮降解率(ARE)达到90％以上且亚硝积累率(NAR)达80％以上时，城市污水常温短程硝化正式启动。

技术领域

本发明属于污水生物处理领域，涉及一种利用非那西汀快速启动与稳定维持城市污水常温短程硝化的方法。本发明尤其适用于低碳氮比的城市污水生物脱氮处理。

背景技术

随着我国经济、文化和人民生活水平的逐步提高，工业、农业的飞速发展，人类活动不可避免地会向环境中排放出大量的废弃污染物。其中，由含氮污染物排放导致的水体环境富营养化问题尤为严重，污水脱氮最常用的方法是生物脱氮，而目前生物脱氮最经济有效的生物处理过程是短程硝化-厌氧氨氧化工艺，相较于传统的全程硝化-反硝化工艺，该工艺可以节约60％左右的曝气量和100％的碳源。另外，短程硝化-反硝化工艺也是一种节能降耗的工艺，不但能节省25％的曝气量，还能节省40％的碳源。以上两种工艺的关键便是实现短程硝化并为后续工艺的进行提供稳定的亚硝酸盐来源。短程硝化工艺的核心包括两个方面，一是短程硝化的快速启动，二是短程硝化的稳定维持。实现短程硝化的关键是在抑制亚硝酸盐氧化的同时不过度抑制氨氧化过程的进行，从而实现理想的亚硝酸盐积累。然而，由于污水生物处理系统是开放的混合培养系统，氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)两类菌群形成了天然的共生关系，因此，开发新的处理方法以实现短程硝化的快速启动和稳定维持具有重要的工程应用价值。

实现短程硝化的方法有很多，主要包括高温、降低溶解氧(DO)、降低污泥龄(SRT)、提高酸碱度(pH)、抑制剂处理等。Hellinga等通过试验发现当温度高于25℃时，AOB的生长速率要显著高于NOB的生长速率，结合1～1.5天的SRT，将NOB逐步淘洗出反应器，实现短程硝化。Ma等将DO维持在0.4-0.7mg/L实现了短程硝化，亚硝酸盐积累率(NAR)可以达到95％以上。但是，过低的DO可能导致氨氧化受抑制，延长曝气时间还可能导致污泥膨胀的发生。在活性污泥系统中，由于AOB和NOB的SRT之间存在差异，可以通过适当调整SRT实现AOB的积累和NOB的淘洗，从而实现短程硝化。pH同样是影响硝化过程的重要因素，有文献指出AOB生长的最佳pH值为7.9～8.5，而NOB的生长最适pH值为7.2～7.6。所以可通过适当提高pH值，创造更有利于AOB生长的环境，延缓NOB的生长，从而实现亚硝酸盐的积累。对于实际运行来讲，调整温度、DO、pH和SRT等运行参数虽能实现短程硝化，但普遍存在启动时间较长、稳定性较差等缺点。

目前关于短程硝化抑制剂的研究也有很多，包括游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)、羟胺、硫化物、氯酸盐和甲酸等。有研究利用FA处理成功启动短程硝化，但仅维持了大约30个周期，之后便转化为全程硝化。Ma等利用0.75mg/LFNA成功启动了短程硝化，但是仅仅维持了5天，发现反应器内Ca.Nitrotoga的丰度逐渐增加，导致短程硝化失稳。以上研究说明NOB可能对FA和FNA产生适应性，从而导致短程硝化失稳。此外，还有研究通过投加羟胺、硫化物、氯酸盐和甲酸实现短程硝化，但是羟胺化学性质不稳定，易分解且化学成本较高；硫化物容易引起硫磺丝状菌的过度生长导致污泥膨胀的发生；停止投加氯酸钾后，短程硝化容易失稳，且氯酸盐属于易制爆化学品，不利于大量储存；甲酸具有一定的腐蚀性，同样不利于储存。综上所述，这些抑制剂均存在不易储存、NOB容易产生适应性、价格昂贵等缺点。因此探索寻找具有一定安全性、高效性的新型抑制剂对于短程硝化的推广和应用具有十分重要的意义。