一體式短程硝化-厭氧氨氧化工藝脫氮效果惡化的原位恢復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對一體式短程硝化-厭氧氨氧化工藝脫氮效果惡化的原位恢復(fù)方法，通過投加羥胺或肼，并結(jié)合污泥齡控制，重新構(gòu)建功能菌群結(jié)構(gòu)，恢復(fù)一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝的脫氮效果，屬于新型生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國“十二五”規(guī)劃中，新增加了氨氮約束性水體污染物減排指標(biāo)，因此，我國各行業(yè)面臨的氨氮減排壓力越來越大。傳統(tǒng)硝化/反硝化脫氮方法存在脫氮效率低、能耗物耗高、剩余污泥量大等缺點[Fux, C.and H.Siegrist.2004.Nitrogen removalfrom sludge digester liquids by nitrificat1n/denitrificat1n or partialnitritat1n/anammox: environmental and economical considerat1ns[J].WaterScience and Technology, 50 (10): 19-26]，而上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一體式短程硝化_厭氧氨氧化脫氮工藝(Combined partial nitritat1n-anammox process)相比來說具有突出優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在曝氣能耗節(jié)省約60%，完全不需外加碳源，剩余污泥產(chǎn)量低等，尤其適于各種高氨氮濃度的脫氮處理[Fux Cj Boehler M，et al.B1logical treatmentof ammonium-rich wastewater by partial nitritat1n and subsequent anaerobicammonium oxidat1n(anammox)in a pilot plant[J].Journal of B1technology，2002，99(3):295-306] 0然而，一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝在長期運行過程中常會遇到脫氮效果惡化現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在出水中硝態(tài)氮濃度升高，分析原因主要是因為亞硝酸鹽氧化菌(nitrite oxidizing bacteria，NOB)在系統(tǒng)內(nèi)的大量繁殖所致。由于厭氧氨氧化菌的增殖速度遠(yuǎn)低于自養(yǎng)硝化菌(如NOB等)以及異養(yǎng)菌，所以利用縮短污泥齡(SRT)，通過排泥從系統(tǒng)中淘汰NOB將變得不可行。雖然有國外學(xué)者指出，解決NOB大量繁殖的唯一途徑是對反應(yīng)器進(jìn)行重新接種不含NOB的種泥[Joss，A.，Derlonj N.，et al.Combinednitritat1n-anammox: advances in understanding process stabiIity [J].Environmental science&technology，2011，45 (22):9735-9742]，但也有實例表明再次接種以后，NOB仍然會在系統(tǒng)內(nèi)大量繁殖，導(dǎo)致脫氮效果再次崩潰[Jardin，N.，Hennerkes，J.Full-scale experience with the deammonificat1n process to treat high strengthsludge water-a case study[J].Water Science and Technology，2012，65(3):447-455]。所以僅靠給反應(yīng)器重新接種來解決一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝長期運行過程中的NOB大量繁殖問題是不可行的，更不用說當(dāng)前在世界范圍內(nèi)大量獲取厭氧氨氧化種泥依然是一個難題，主要因為其自身的增殖速度慢所導(dǎo)致。
[0003]氨氮(NH/-N)在硝化菌及厭氧氨氧化菌的作用下進(jìn)行脫氮反應(yīng)過程中，會生成羥胺(NH2OH)和肼(N2H4)中間體。已有研究表明，此類中間體能夠單獨地促進(jìn)氨氮的硝化反應(yīng)進(jìn)行[Harper, I F.，Jr.; Teradaj A.et al.，The Effect of Hydroxylamine onthe Activity and Aggregate Structure of Autotrophic Nitrifying B1reactorCultures [J].B1technol.B1eng.2009, 102, (3), 714-724]，能夠?qū)崿F(xiàn)亞硝酸鹽累積[Kindaichi, T.;Okabe, S.et al., Effects of hydroxylamine on microbial communitystructure and funct1n of autotrophic nitrifying b1films determined by insitu hybridizat1n and the use of microelectrodes[J].Water science and technology, 2004, 49，(11-12)，61-68]，還能夠恢復(fù)處于抑制狀態(tài)下的厭氧氨氧化菌的脫氮活性[Zekker, 1.;Kroon, K.et al.,Accelerating effect of hydroxylamine and hydrazine onnitrogen removal rate in moving bed b1film reactor [J].B1degradat1n, 2012, 23,(5)，739-749]。然而，目前還沒有人開展利用此類中間體同時發(fā)揮促進(jìn)亞硝酸鹽累積以及恢復(fù)厭氧氨氧化菌活性的雙重作用來原位恢復(fù)一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝脫氮效果的研究。基于此，本發(fā)明專利提供了一種全新的結(jié)合中間體(羥胺或肼)投加與泥齡控制的恢復(fù)方法，能夠有效降低處于惡化狀態(tài)的一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝的出水硝酸鹽氮濃度，恢復(fù)組合工藝的脫氮負(fù)荷與效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種針對NOB大量繁殖而導(dǎo)致的一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝脫氮效果惡化的原位恢復(fù)方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了結(jié)合脫氮反應(yīng)中間體(羥胺或肼)投加以及泥齡控制的雙重措施。具體恢復(fù)操作過程如下:
[0005]1.崩潰條件下，一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝系統(tǒng)中同時存在氨氧化菌(AOB), NOB以及Anammox菌，NOB會將硝化過程生成的亞硝酸鹽氮(NO2 -N)進(jìn)一步氧化成硝酸鹽氮(NO3-N),從而會使Anammox菌不能獲得充足的反應(yīng)底物(NO2-N)。在系統(tǒng)崩潰期間，Anammox菌不但脫氮活性會降低，同時其豐度(菌數(shù)量)也會降低。所以在對一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝實施恢復(fù)的第一階段，單獨投加羥胺或肼，不對系統(tǒng)進(jìn)行排泥。投加羥胺或肼的作用，主要有①促進(jìn)硝化菌AOB的活性，提高氨氮的硝化反應(yīng)速率?’②抑制NOB菌活性，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的亞硝酸鹽氮(NO2 -N)累積；③由于NO2 -N累積后，Anammox菌在有充足底物條件下，其活性及豐度會逐步提聞。雖然系統(tǒng)的脫氣負(fù)荷逐步提聞，AOB和Anammox菌活性得到提高，但是羥胺等對NOB的抑制作用是可逆的，一旦停止投加后，系統(tǒng)的出水中NO3 -N濃度會迅速升高，導(dǎo)致脫氮負(fù)荷的再次降低。
[0006]2.在第一階段系統(tǒng)內(nèi)AOB和Anammox菌活性及豐度有大幅提高的基礎(chǔ)上，對一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝實施恢復(fù)的第二階段，除投加中間產(chǎn)物羥胺或肼之外，通過控制泥齡，將造成系統(tǒng)脫氮效果惡化的NOB逐漸從系統(tǒng)中淘汰出去。由于投加的羥胺等會對NOB產(chǎn)生可逆的抑制作用，降低其增殖速率，因而可以控制一定的污泥齡，使其既能保證Anammox菌的穩(wěn)定增殖又能夠逐步淘汰Ν0Β。在羥胺等投加與控制泥齡的雙重作用下，一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝的脫氮效果會得到穩(wěn)定恢復(fù)，運行一段時間以后，即使停止投加羥胺等，只要保證正常的泥齡控制，NOB不再會大量繁殖，系統(tǒng)內(nèi)的亞硝酸鹽累積效果穩(wěn)定，組合工藝的脫氮效果會因AOB和Anammox菌的活性及豐度增加而穩(wěn)步提高，從而成功地恢復(fù)因NOB大量繁殖而導(dǎo)致脫氮效果惡化的一體式短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝。
[0007]所述的恢復(fù)方法中，泥齡控制在20-45天，同時投加羥胺或肼后的一體式組合工藝系統(tǒng)內(nèi)的羥胺或肼初始濃度