[发明专利]一种培养与富集为厌氧氨氧化提供电子受体亚硝态氮的短程反硝化颗粒污泥的装置与方法

说明书

一种培养与富集为厌氧氨氧化提供电子受体亚硝态氮的短程反硝化颗粒污泥的装置与方法，属于污水生物处理领域。该系统由外源电子供体投加与控制系统、短程反硝化产亚硝态氮系统、参数采集与数据处理系统构成，运行方法是城市二级出水进入升流式短程反硝化颗粒污泥反应器，同时投加有机碳源作为电子供体，短程反硝化过程将硝态氮(NO₃^‑‑N)还原为亚硝态氮(NO₂^‑‑N)，为厌氧氨氧化脱氮工艺提供电子受体。本发明通过优化升流式短程反硝化颗粒污泥反应器运行模式，快速培养颗粒污泥，强化短程反硝化颗粒污泥活性，建立稳定NO₂^‑‑N积累的短程反硝化过程，为厌氧氨氧化应用于城市污水深度脱氮提供了新方法。

技术领域

本发明提出了一种培养与富集为厌氧氨氧化提供电子受体亚硝态氮的短程反硝化颗粒污泥的装置与方法，属于污水生物脱氮技术领域。该方法是将城市二级出水池的出水与有机碳源按一定比例分别投加到升流式短程反硝化颗粒污泥反应器中，短程反硝化颗粒污泥以有机碳源为电子供体，还原二级出水池中的NO₃^--N，产生较高的NO₂^--N积累。该方法不仅可以为厌氧氨氧化过程提供较多的底物，还能有效去除城市二级出水中的NO₃^--N。

背景技术

目前，我国水体富营养化现象严重，氮磷等污染物的超标排放严重影响着人们的生活水平和身体健康。同时，国家对于废水的排放标准日趋严格化，对于污水处理厂而言，传统的生物脱氮工艺(A/O工艺、氧化沟工艺、A/A/O工艺)具有污水处理成本高、运行能耗大、污泥产量多的特点，已不能满足节能降耗的要求，实施更加经济高效的脱氮除磷的方法迫在眉睫。

厌氧氨氧化作为一项新兴的生物脱氮技术因具有无需曝气、无需外加碳源、污泥产量低等优势特点逐渐得到广泛研究者的青睐。它是在厌氧条件下，以NO₂^--N为电子受体与NH₄⁺-N发生反应，而其中底物NO₂^--N的稳定来源是该研究领域的一个瓶颈。当前可以通过短程硝化和短程反硝化来获取NO₂^--N，前者曝气能耗较高，亚硝酸盐氧化菌(NOB)的去除比较困难，并且反应不稳定；而后者因能够长期稳定运行，无需曝气，反应时间短等优势逐渐被广泛研究。

厌氧氨氧化反应产物中的氮素约有11％是以NO₃^--N的形式存在的。对于NO₃^--N的去除，短程硝化无能为力，需要通过反硝化的方式去除。与全程反硝化相比，短程反硝化可节省约40％的碳源，降低了处理污水的运行费用和能耗。基于以上因素，可以看到短程反硝化的应用前景和研究价值，短程反硝化不仅能去除含NO₃^--N废水，还能经济有效的为厌氧氨氧化反应提供底物基质NO₂^--N，为厌氧氨氧化在污水处理中的应用提供了有力的支撑。

发明内容

本发明提出了一种培养与富集为厌氧氨氧化提供电子受体亚硝态氮的短程反硝化颗粒污泥的装置与方法，该方法可以强化短程反硝化颗粒污泥的形成，并实现短程反硝化，将硝态氮(NO₃^--N)还原至亚硝态氮(NO₂^--N)，为厌氧氨氧化提供底物。