[发明专利]反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥快速形成方法

说明书

一种反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥的快速形成方法，以厌氧氨氧化颗粒污泥快速吸附絮状的反硝化厌氧甲烷氧化微生物，并投加3‑oxo‑C6‑HSL和DPD，促进厌氧甲烷氧化微生物在厌氧氨氧化颗粒污泥表面的定植，之后通过连续流培养，保证充足的溶解性CH₄存在，采用高浓度的氨氮和硝酸盐浓度，强化反硝化厌氧甲烷氧化微生物的快速生长和代谢活性，并投加3‑oxo‑C6‑HSL、C6‑HSL、C12‑HSL和DPD强化厌氧甲烷氧化古菌和细菌的快速增长，投加Ca²⁺和Sr²⁺混合离子强化厌氧甲烷氧化古菌的第二信使的作用，促进厌氧甲烷氧化古菌快速生长和成膜，强化耦合颗粒的稳定性和颗粒强度，从而促进耦合颗粒的快速形成。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥的快速形成方法。

背景技术

随着人们生产生活的发展，产生了大量的含氮废水，如不处理直接排放将会对环境产生严重危害。含氮物质不仅会引起水体富营养化，严重破坏水生生态系统；进入地下水后，NO₃^-或NO₂^-过量摄入后还会引起“蓝婴病”。现有脱氮技术主要有物理法、化学法和生物法三种，生物法与前两种方法相比，生物脱氮技术具有条件温和、处理成本低、脱氮效率高等优点而倍受人们青睐。

在众多的生物脱氮技术中，厌氧氨氧化技术因无需曝气、不用投加有机物、剩余污泥产量少等优点被誉为目前最为经济的脱氮技术之一。该技术能够在厌氧条件下同时将亚硝酸盐和氨氮转化为N₂，具有运行成本低、经济高效、无二次污染物等优点。然而根据厌氧氨氧化的反应机理，厌氧氨氧化反应会将21％的亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮，使得理论上总氮脱除率仅为80％左右；实际应用时，由于进水亚硝酸盐和氨氮的比例不理想，总氮脱除率仅能维持在70％左右。

近年来发现的反硝化厌氧甲烷氧化微生物，包括反硝化厌氧甲烷氧化古菌和反硝化厌氧甲烷氧化细菌两大类；其中，反硝化厌氧甲烷氧化古菌能够以CH₄为电子供体，将硝酸盐转化为亚硝酸盐；而反硝化厌氧甲烷氧化细菌能够以CH₄为电子供体将亚硝酸盐转化为氮气。反硝化厌氧甲烷氧化微生物与厌氧氨氧化菌耦合协同作用，不仅能够有效转化厌氧氨氧化反应生成的硝酸盐氮，提高其总氮脱除率；反硝化厌氧甲烷氧化细菌还能有效去除进水中的亚硝酸盐氮，调节进水氨氮和亚硝酸盐氮的比例，促进厌氧氨氧化作用；与此同时，反硝化厌氧甲烷氧化微生物还能够去除进水中的溶解性CH₄，起到同步脱除温室气体甲烷和含氮污染物的作用。

然而，反硝化厌氧甲烷氧化古菌、反硝化厌氧甲烷氧化细菌和厌氧氨氧化菌均为自养菌，存在生长缓慢、倍增时间长等缺点；现有研究中的反硝化厌氧甲烷氧化微生物和厌氧氨氧化菌的协同作用状态大都以絮状污泥形式存在，沉降效果差、功能微生物易流失。与之相比，颗粒污泥的存在形式具有污泥浓度高、沉降快、稳定性高等优点，该种形式的反硝化厌氧甲烷氧化微生物与厌氧氨氧化菌的协同作用将具有更大的应用潜力。

谢国俊等人在专利201711472212.X中提出一种新型膜曝气厌氧颗粒污泥反应器及其高效脱氮与温室气体减排方法，解决了气体物质在水溶液中的溶解度很低，气液传质阻力大且传质速率低的问题。该方法以经过富集培养的含有反硝化厌氧甲烷氧化细菌、反硝化厌氧甲烷氧化古细菌以及厌氧氨氧化功能微生物的絮状污泥和厌氧颗粒污泥为接种污泥，通过新型膜曝气厌氧颗粒污泥反应器运行100天后形成富含反硝化厌氧甲烷氧化菌和厌氧氨氧化菌的颗粒污泥，颗粒污泥为圆形或椭球形，粒径在500-1000um。