[发明专利]一种快速实现低碳耗同步硝化反硝化高效脱氮的方法

说明书

一种快速实现低碳耗同步硝化反硝化高效脱氮的方法，属于污水生物处理领域。该方法分为三个阶段：1)种泥驯化；2)20mg/L四环素和3mg/L铜共选择压下快速构建低碳耗同步硝化反硝化高效脱氮系统；3)低碳耗同步硝化反硝化技术处理市政污水的运行。该方法仅需经过六个周期的活性污泥驯化，便可快速实现总氮去除率高达88.53％的效果，且在处理市政污水阶段能稳定运行，平均总氮去除率为85％。本发明解决了市政污水因碳氮比较低而影响脱氮效率和需额外投加碳源的问题，并且使系统对抗生素等新兴污染物有一定范围内的抗冲击性，为快速实现同步硝化反硝化工艺和污水处理厂从高碳排放向低碳或“零碳”排放提供技术支持。

技术领域

本发明属于污水处理生物脱氮领域，具体来说，涉及一种低碳耗的污水高效脱氮方法。

背景技术

我国市政污水普遍存在氮元素超标的问题，该问题会导致水体的富营养化。因此，高效的污水脱氮技术及其优化一直是科研与实际工程关注的热点与难点问题。传统生物脱氮包括硝化作用和反硝化作用，是污水处理厂常用的脱氮技术，但运用该技术实现脱氮需要足够高的碳氮比（COD/TN，C/N）。然而，我国70%以上的污水普遍存在“碳低氮高”的现象，这会导致氮素去除效率难以达到排放要求。多数污水处理厂会选择投加大量的外加碳源来实现出水中氮的达标排放。常见的外加碳源有甲醇、乙酸钠以及葡萄糖等，这些额外投加物不仅增加了经济成本且具有投加量难以控制、影响出水水质等缺点。因此，低碳耗新型脱氮技术在污水处理中有更为广阔的应用前景。其中，同步硝化反硝化工艺（simultaneousnitrification and denitrification，SND），该工艺可在同一个反应器内同时硝化和反硝化，可节省部分碳源，为实现低碳耗脱氮提供了依据。但该工艺在实际应用中却因操作条件复杂、驯化时间长等原因，难以在实际应用中被推广。因此，亟需一种快速实现SND的方法，提升脱氮效率。

抗生素作为一种新兴污染物，广泛存在于医院废水、制药废水、养殖废水、工业废水以及人们日常生活所产生的废水中。重金属作为工业废水和印染废水中常见的污染物，其同样有较高的环境风险。两者本身难以被降解和吸收，绝大部分的抗生素和重金属会随着市政污水系统进入城市污水处理厂。两者在污水处理系统中汇集所造成的复合污染，会直接影响微生物的脱氮过程，会对脱氮功能菌造成不可逆的影响，最终影响污水处理系统的稳定运行。然而，在高浓度抗生素和重金属选择压下，部分脱氮功能菌存在高抗性。可以利用活性污泥中不同微生物对复合污染的敏感程度不同，实现对特定脱氮功能菌群的驯化与富集，发挥复合污染在污水处理系统中的有益作用，实现在高抗生素和重金属胁迫下的总氮去除，可以将复合污染的不利影响转化为有益效果。因此，针对污水高效脱氮的问题，提出一种在高浓度抗生素和重金属污染胁迫下快速实现低碳耗同步硝化反硝化高效脱氮的方法，其在污水脱氮领域具有重大的意义且对于污水处理厂从高碳排放向低碳或“零碳”排放提供技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速实现低碳耗同步硝化反硝化高效脱氮的方法。该方法解决了市政污水C/N比低和存在抗生素抑制总氮去除的问题，节省了外加碳源和系统运行的能耗和成本，提高了污水处理系统的总氮去除率，且降低了污水处理系统的碳排放。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

a.使用四环素（tetracyclines，TET）和Cu²⁺（采用硫酸铜）泥进行驯化，并快速实现系统同步硝化反硝化的脱氮，两种物质呈现协同作用；

b.确定四环素和Cu²⁺（采用硫酸铜）的使用浓度，本发明使用四环素TET的浓度恒定为20 mg/L，Cu²⁺（采用硫酸铜）的浓度恒定为3 mg/L；

c.活性污泥的培养：活性污泥取自市政污水处理厂（WWTP）的曝气池，将取回的活性污泥加入人工配水，稳定曝气，每4 h为一个周期，并在周期末测定出水氨氮浓度，当出水氨氮完全去除后，继续运行2-3 d，确保体系出水稳定后，完成污泥培养，并确保其混合悬浮固体浓度（MLSS）为10000 mg/L；