[发明专利]一种基于DNRA-Anammox固定化小球高效处理含氮废水的方法

说明书

本发明涉及一种基于DNRA‑Anammox固定化小球高效处理含氮废水的方法，DNRA‑Anammox固定化小球是以聚乙烯醇、海藻酸钠和糊化淀粉的交联聚合产物为载体，包埋DNRA菌和Anammox菌而形成的固定化小球，本发明方法使用的固定化小球具有生物量浓度高、抗环境毒性强、可反复利用等优点，可以使DNRA菌与Anammox菌在系统内维持较高的细菌浓度和生物活性，从而提高系统的总氮去除率。DNRA菌与Anammox菌均为厌氧菌，DNRA‑Anammox固定化小球使得溶解氧传质受阻，使DNRA‑Anammox固定化小球中的DNRA菌与Anammox菌不易受到溶解氧的影响，增强该系统的稳定性，实现联合脱氮并提高系统的总氮去除率。

技术领域

本发明涉及一种基于DNRA-Anammox固定化小球高效处理含氮废水的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着时代的进步，人们生活水平不断提高，过量的氮素被人为地排放到环境中而造成氮素污染。近年发布的《中国环境状况公告》显示，氮素污染是造成我国水体污染的主要原因之一。对含氮废水进行脱氮处理一直是污水处理的研究热点，而生物脱氮途径是最为经济有效的方法。

传统的生物脱氮工艺是围绕硝化-反硝化途径进行构建，该工艺操作复杂不易运行，产生大量剩余污泥，且运行成本较高。近年来厌氧氨氧化(Anammox)工艺凭借其工艺流程短、操作简单、成本低、无N₂O生成等优点发展迅速，具有广阔的发展前景。厌氧氨氧化是直接将氨氮与亚硝氮转化为氮气的工艺，其反应式为：NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→1.02N₂+0.26NO₃^-+0.066CH₂O_0.5N_0.15+2.03H₂O。由于其产物中会生成硝氮，从理论上来讲，其总氮去除率会受到限制。因此需要与其他工艺相结合以提高总氮去除率。

近年来，硝酸盐异化还原为铵(DNRA)过程日益受到关注，该过程是将硝态氮逐步还原为氨氮，反应过程为NO₃^-→NO₂^-→NH₄⁺。但是该过程将氮素保留在水体中，因而不能单独作为脱氮技术推广应用。在海洋、河口、稻田、红树林、城市水系等多种自然生态系统沉积物中均发现了厌氧氨氧化菌与DNRA菌共存，说明其在氮循环中具有重要作用。现在研究普遍认为在厌氧氨氧化耦合DNRA是海洋氮气的主要贡献者。并且，DNRA过程可以消耗厌氧氨氧化过程产生的硝氮还原为铵氮，氨氮亦可以被厌氧氨氧化转化为氮气。其理论反应式为：0.74NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.13H⁺+0.52CH₂O→1.02N₂+0.066CH₂O_0.5N_0.15+1.77H₂O+0.454HCO₃^-。理论最大总氮去除率为99％。由此可见DNRA与Anammox工艺的耦合可以提高总氮去除率。

传统的耦合工艺直接接种富含不同菌种的污泥进行污水处理，硝酸盐异化还原为铵菌与厌氧氨氧化菌生长缓慢、对环境要素敏感、启动缓慢，游离的菌在水环境中容易流失、菌体适应能力差，因此，选择合适的载体包埋固定硝酸盐异化还原为铵菌与厌氧氨氧化菌以减少污泥流失，减缓环境因素对微生物的消极影响，是极有意义且新颖的探索，并具有较大的经济效益。