[发明专利]用于强化N-甲基吡咯烷酮降解的菌藻共生污泥系统

说明书

本发明公开了一种用于强化N‑甲基吡咯烷酮降解的菌藻共生污泥系统。所述的菌藻共生污泥系统以污水厂好氧池中的活性污泥作为接种污泥，并投加副球菌Paracoccussp.NJUST38与小球藻Chlorella sorokiniana FACHB‑275共同培养形成。本发明的菌藻共生污泥系统可以以NMP作为唯一的碳源和氮源，微藻光合作用产生的溶解氧作为电子受体可以强化NMP的降解，NMP降解产生的COsubgt;2/subgt;和NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;‑N可供微藻生长利用，实现在无曝气条件下强化NMP的生物降解及同步脱氮，200mg/L的NMP可在32小时内完全降解。

技术领域

本发明属于环境有机污染物生物处理技术领域，涉及一种用于强化N-甲基吡咯烷酮降解的菌藻共生污泥系统。

背景技术

N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone，NMP)作为一种典型的难降解含氮杂环化合物，在工业中被广泛应用，其具有明显的生物毒性，含NMP的工业废水排放至环境中将会严重威胁人类健康与生态环境。目前，物理化学法面临着成本高、无法完全矿化、导致二次污染等问题。生物处理法处理含NMP废水具有无二次污染、经济性好的优点，是目前应用最广的废水处理技术。然而，由于NMP的化学稳定性和可挥发性，厌氧生物处理技术面临着降解效率低、矿化率不足、系统稳定性差等缺陷；传统的好氧生物处理技术由于采用机械鼓泡曝气的供氧方式，面临能耗成本高、温室气体排放及造成污染物挥发等缺陷。因此，亟需开发出适应于NMP废水处理的新技术。

近年来，微藻技术在废水处理中的应用得到广泛关注。目前菌藻共生系统大多应用于具有高氮磷特性以及低毒性的废水中。例如文献1采用菌藻共生污泥系统去除实际市政废水中的氮、磷和COD(Mujtaba G,Lee K.Treatment of real wastewater using co-culture of immobilized Chlorella vulgaris and suspended activated sludge[J].Water Research,2017,120:174-184.)。例如文献2将硝化细菌、反硝化细菌和微藻共培养形成菌藻共生系统处理高氨氮废水(Arun S,Manikandan N A,Pakshirajan K,etal.Novel shortcut biological nitrogen removal method using an algae-bacterialconsortium in a photo-sequencing batch reactor:Process optimization andkinetic modelling[J].Journal of Environmental Management,2019,250:109401.)。例如文献3将高效聚磷菌与小球藻组合形成菌藻共生污泥体系去除高磷废水(Wang Q,Jin W,Zhou X,et al.Growth enhancement of biodiesel-promising microalga Chlorellapyrenoidosa in municipal wastewater by polyphosphate-accumulating organisms[J].Journal of Cleaner Production,2019,240:118148.)。上述的菌藻共生系统在毒性废水中的应用研究较少，且单物种组合的菌藻共生系统难以在实际中应用。因此，如将NMP降解功能菌与微藻接种于活性污泥中，开发出具有降解NMP功能的菌藻共生污泥系统，可望在无曝气条件下实现对NMP的高效降解，对含NMP的实际工业废水处理具有十分重要意义。然而，菌藻共生技术面临生物沉降性能差、生物量难以控制的障碍，进而导致光照条件恶化、处理性能下降、出水质量变差等问题。因此，如开发出可发生自絮凝的菌藻共生污泥系统，可望解决生物量难以控制的问题，提高系统的抗冲击能力，对菌藻共生系统在实际废水处理中的应用具有重要意义。然而在含NMP废水的处理系统中，微藻是否能够耐受NMP的毒性，NMP降解功能菌与微藻是否能够形成良好的协同效应，菌藻共生系统中的微生物是否能通过调控NMP进水负荷发生自絮凝，目前尚未有文献进行报道。

发明内容