[发明专利]基于羟胺快速启动与稳定维持短程硝化/厌氧氨氧化一体化的装置与方法

说明书

基于羟胺快速启动与稳定维持短程硝化/厌氧氨氧化一体化的装置与方法属于城市生活污水生物处理领域。对于短程硝化/厌氧氨氧化一体化工艺来说，短程硝化的稳定运行和与之匹配的厌氧氨氧化菌活性至关重要，而仅仅通过工艺参数的控制很难快速的启动并稳定维持城市污水的短程硝化/厌氧氨氧化的运行，本专利通过投加羟胺(HA)可以达到抑制亚硝酸盐氧化细菌活性的同时提高厌氧氨氧化活性的效果，在较短的时间内启动一体化短程硝化/厌氧氨氧化反应器并维持较好的处理效果。短程硝化/厌氧氨氧化一体化工艺，与传统的硝化‑反硝化脱氮工艺相比，节约曝气量，减少产泥量，节省碳源，尤其适用于低C/N的城市生活污水。

技术领域

本发明相关的基于羟胺快速启动与稳定维持短程硝化/厌氧氨氧化一体化的装置与方法，属于污水生物处理领域，尤其适用于C/N较低的城市生活污水脱氮。

背景技术

近年来，在污水处理领域中具有突破性进展的研究就是厌氧氨氧化(anammox)过程的发现。在厌氧氨氧化过程中，氨氮与亚硝态氮在厌氧环境中进行反应生成氮气，其中亚硝态氮为氨氮的氧化提供电子。其反应计量式为：

与传统的硝化/反硝化工艺相比，厌氧氨氧化脱氮技术有三大优点：(1)节省60％的曝气量；(2)节约100％的有机碳源；(3)污泥产量减少90％。但是对于厌氧氨氧化技术在城市污水处理中的应用存在着几大问题，其中的两大瓶颈包括(1)短程硝化的快速启动与稳定维持；(2)厌氧氨氧化生长缓慢。

为了探究实现短程硝化的方法进行了很多研究。全程硝化反应是分两步进行的，首先污水中的氨氮在氨氧化菌(AOB)的作用下被氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐在亚硝酸氧化菌(NOB)的作用下被氧化为硝态氮。所以基于AOB和NOB的生理结构和对环境改变的表现不同，探究了很多实现方法。包括高温、低溶解氧(DO)、游离亚硝酸(FNA) 和游离氨(FA)抑制、实时控制等。

但是这些方法存在着一些不可忽视的弊端，1、高温虽然能够扩大AOB和NOB生长速率的差距，但是对于城市污水来说，加热消耗的费用很大；2、AOB的氧饱和系数低于 NOB，较低的DO易于实现短程硝化，但是较低的DO同样也会降低AOB的活性，使氨氧化速率变慢；3、FA和FNA抑制来实现城市污水主流短程硝化需要旁侧处理，另建处理池；4、实时控制，即在氨氮氧化完前停止曝气，防止亚硝酸盐氧化为硝酸盐这一过程的进行。但是研究表明通过实时控制来实现短程硝化所需的时间很长。

羟胺(HA)是短程硝化的中间产物，氨氮在氨单加氧酶(AMO)的作用下氧化为羟胺，继而羟胺在羟胺氧化酶(HAO)的作用下氧化为亚硝酸盐。

AMO：NH₃+2H⁺+O₂+2^e-→NH₂O+H₂O

HA作为AOB的硝化底物，适量的投加可以提高氨氧化速率，使AOB的活性增强；而HA本身又是一种毒性物质，其对NOB具有毒性抑制作用，因此通过投加适量的HA可以快速实现短程硝化。同时，有研究表明羟胺可以活化厌氧氨氧化菌的活性并且加快其生长速率。基于以上论述提出了通过投加羟胺实现短程硝化/厌氧氨氧化一体化的快速启动与稳定运行的方法与装置。

发明内容

厌氧氨氧化脱氮技术，相比于传统的硝化/反硝化工艺节约60％曝气量，节省100％碳源，减少90％的污泥产量。但对于城市污水的处理来说，短程硝化的快速启动及稳定运行，和提高厌氧氨氧化的活性是两大难题，本发明提供了一种基于羟胺快速启动和稳定维持短程硝化/厌氧氨氧化一体化的方法，该方法启动短程硝化/厌氧氨氧化耗时短，效果稳定，操作简单方便，可以获得较好的生活污水处理效果，达到污水排放标准。本方法可以为短程硝化/厌氧氨氧化一体化的工程应用提供参考。