[发明专利]利用异养硝化-好氧反硝化菌构建的脱氮工艺及其在处理稀土矿氨氮废水中的应用

说明书

本发明涉及一种利用异养硝化‑好氧反硝化菌构建的脱氮工艺及其在脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的应用。该工艺以异养硝化‑好氧反硝化菌为脱氮菌种，通过进水、曝气、排水及部分处理水回流等过程，实现了稀土浸矿场地残留铵盐淋出液的脱氮处理及达标排放。本发明构建的脱氮工艺能直接处理酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液，启动速度快，启动后无需外加碱，硝化反硝化在同一反应器内进行，不仅脱氮速率快而且占地面积小、成本低，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及污水处理及矿山治理技术领域，具体涉及一种利用异养硝化-好氧反硝化菌构建的脱氮工艺及其在脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的应用。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿是一种重要的战略性矿产资源，矿山环境污染问题正成为阻碍稀土产业可持续发展的关键因素。在风化壳淋积型稀土矿开采过程中需要使用大量铵盐试剂，因此氨氮残留是此类矿山环境污染的主要因素之一。采用氨氮淋洗技术去除尾矿山残留氨氮是治理矿山氨氮污染的有效手段，对收集到的淋出液进行进一步脱氮处理是该技术的关键步骤。风化壳淋积型稀土矿残留铵盐淋出液中的氨氮含量与矿山闭矿年份有较大关系，一般矿山闭矿年份越久，淋洗出来的氨氮浓度越低。总体而言，风化壳淋积型稀土矿残留铵盐淋出液具有pH偏酸性、氨氮浓度跨度广(50-4000mg/L)等特点。

生物脱氮因成本低、脱氮率高且不易产生二次污染等优点，在氨氮废水脱氮处理方面应用广泛。然而大多数生物脱氮工艺所依赖的脱氮菌种为自养硝化菌和厌氧反硝化菌，分为好氧-厌氧两段式工作区间，存在占地面积大、成本高等问题。况且自养硝化菌世代周期长、增殖慢，用于矿山氨氮废水处理时需花费较长时间培育或者从矿山外污水处理厂运送至矿山，不利于矿山氨氮废水处理的快速启动。

异养硝化-好氧反硝化菌兼具硝化和反硝化作用，能够在同一空间同时进行硝化反硝化脱氮，且其世代周期短、生长和脱氮速率快，当前已成为研究热点。目前关于异养硝化-好氧反硝化菌的研究主要集中在菌种筛选、机理探究等方面，在应用方面主要探究异养硝化-好氧反硝化菌对传统生物脱氮过程的强化，而单独应用异养硝化-好氧反硝化菌构建的脱氮工艺研究较少。因此，开发一种异养硝化-好氧反硝化菌单独应用的脱氮工艺对偏远稀土矿区氨氮污染治理有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生物脱氮工艺中存在的自养硝化菌增殖慢、占地面积大、外加碱量高等问题，开发了一种利用异养硝化-好氧反硝化菌构建的脱氮工艺，并将该工艺用于脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中的氨氮，从而解决了风化壳淋积型稀土矿矿山氨氮污染问题。

本发明的目的之一在于提供一种利用异养硝化-好氧反硝化菌构建的脱氮工艺，包括：(a)反应器进水的同时进行曝气；(b)停止进水，继续曝气；(c)停止曝气，开始排水；(d)停止排水，部分处理水回流；(e)重复步骤(a)-(d)。

进一步的，步骤(a)进水、曝气过程具体如下：首先采用过滤沉降等固液分离方法除去污水中的不可溶物质，接着投加适量有机碳源(如葡萄糖、柠檬酸钠、乙酸钠等)调节污水的碳氮比(C/N)为4-12，然后将污水持续泵入装有异养硝化-好氧反硝化菌菌液的反应器中。期间根据总反应容积调控进水流速，每分钟的进水量不超过反应容积的1％，如反应体积为2L，进水流速控制在20mL/min以下。在污水进入反应器的同时，启动曝气和搅拌系统，异养硝化-好氧反硝化脱氮过程启动。首次进水前需预先向反应器内注入异养硝化-好氧反硝化菌菌液，其加入量相当于反应器总体积的1/3-1/2；此后反应器中排水后留存的少量混合液能够有效补充异养硝化-好氧反硝化菌，因此在后续批次污水处理过程中无需再额外添加菌液。

进一步的，异养硝化-好氧反硝化菌菌种可从微生物保藏中心或高校实验室等处购买，也可从自然环境(土壤、水体，包括污染源头土壤、水体)中分离筛选；所述异养硝化-好氧反硝化菌菌液的培育过程如下：将获得的异养硝化-好氧反硝化菌菌种培养、扩大至所需总量，使得菌液浓度(以OD₆₀₀表示)为0.8-1.3。该过程一般耗时约1-3天，相较于传统的自养硝化菌培育时间大大缩短。