[实用新型]一种提高低温下厌氧氨氧化脱氮效果及运行稳定性的装置

说明书

一种提高低温下厌氧氨氧化脱氮效果及运行稳定性的装置，属于污水处理领域。配水箱(1)由第一蠕动泵(4)与低温槽(2)连接，通过第二蠕动泵(20)经进水管(7)向反应区内输送，分别通过转子流量计(6)和阀门(5)对输送水量进行监测与控制；使用搅拌器(17)进行慢速搅拌；出水通过出水口(10)向外输送；低温槽(2)冷却过后的循环水经回流进水管(11)进入控温夹层(3)，经回流出水管(12)回到低温槽(2)；通过pH在线电极(15)、DO在线电极(16)进行在线测量。通过添加高密度厌氧氨氧化颗粒污泥强化低温下(6‑16℃)厌氧氨氧化生物膜的特性，保证厌氧氨氧化工艺在低温下稳定运行。

技术领域

本实用新型属于污水处理领域，尤其涉及提高低温下厌氧氨氧化工艺脱氮效果及运行稳定性的装置。

背景技术

厌氧氨氧化技术是目前已知的最为经济的生物脱氮途径，它的主要优势在于：无需外部投加有机碳源、能耗运行费用降低等。但厌氧氨氧化菌增值缓慢，对环境(如温度)条件敏感，在不利环境下的适应能力较差。比如，在低温条件下 (15℃)，厌氧氨氧化菌群活性受到抑制，反应器难以长期稳定运行。Li Ming-Cong等(2019)研究了季节性温度变化对厌氧氨氧化脱氮性能的影响，结果表明，冬季温度的连续下降对反应器的脱氮效率产生了显著的不利影响，总氮去除率由84.5％降低65％，微生物活性显著降低；Zhang Chi等(2019)的研究中，当氮负荷为1.60kg·N m^-3d^-1时，16℃下的厌氧氨氧化CSTR反应器脱氮率降低至15.07％。部分学者进行过相关研究并提出相应的控制策略，如改造反应器类型、向反应器中添加生物载体、向厌氧氨氧化反应器通入1000Hz的中频脉冲电流，或进行周期性高温冲击等，然而这些方法不能从根本上调控ANAMMOX 微生物的生理行为，且操作复杂，缺乏普适性。本研究从一个全新的角度——研究外源高密度ANAMMOX污泥对低温下ANAMMOX生物膜工艺脱氮性能的影响，并进行深入的机理分析。

细菌之间存在群体感应现象(Quorum Sensing,QS)，它们通过信号分子进行交流，当信号分子浓度达到一定阈值时，信号分子进入不同细胞质，激活目标基因的表达，调控细菌的生理行为。其中N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是一种研究较广的信号分子，基于AHLs的QS系统被广泛用于调节多种微生物行为，包括生物膜的形成、胞外聚合物(ExtracellularPolymeric Substances，EPS)分泌、氮的转化和微生物群落构建等。Zhang jing等(2019)发现N-辛酰基-DL-高丝氨酸内酯(C8-HSL)能显著提高厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降性能，有效控制污泥上浮，提高反应器运行稳定性和总氮去除率；Xiong Fuzhong等(2020)通过加入外源AHLs(C6-HSL和3OC6-HSL)使厌氧氨氧化污泥中Pseudomonas、 Comamonas等菌属的EPS及可溶性微生物产物(SMP)中PS、PN含量显著升高，载体上的生物膜形成过程明显加快，形成的生物膜较厚且结构良好；Liu Lingjie等(2020)发现通过刺激厌氧氨氧化系统中AHLs释放，能够提高厌氧氨氧化菌的活性以及胞外聚合物的含量，增强群体感应效应，进而提高脱氮性能。但是，通过纯化AHLs调控生物膜工艺性能面临着AHLs成本昂贵的问题。近些年的研究表明，某些微生物具有释放较高浓度AHLs的潜力，然而相关研究非常有限，筛选出能够高效释放AHLs的纯培养微生物或活性污泥依然有待探索。

相关研究表明，ANAMMOX污泥能够释放AHLs，但是释放的AHLs浓度较低，本团队通过强化培养筛选出能够释放高浓度AHLs的高密度ANAMMOX 颗粒污泥。相比于向反应器中加入纯化的外源AHLs，加入高密度ANAMMOX 颗粒污泥的生物强化形式在能提高细菌活性、加速生物膜形成的同时，维持反应器内污泥细菌多样性，使环境中持留足够的生物量，保证系统在低温下的处理性能，并且具有成本低、易于操作的优势。

实用新型内容