CN112694168B - 一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法和厌氧氨氧化促进剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法和厌氧氨氧化促进剂及其应用，向反应容器中加入厌氧氨氧化污泥，并向其中通入氮气8‑15min，以消除溶解厌氧氨氧化污泥中氧的影响，调节厌氧氨氧化污泥的pH为7‑8，置于常低温下，向上述反应容器中加入厌氧氨氧化促进剂反应120h‑30天，其中，厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.5mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.5μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.5μM的生长素水溶液组成，富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的体积比为(800‑5000):(0.8‑2):(0.8‑2)。在常低温厌氧氨氧化系统中投加生长促进剂，试验优化最佳药剂配方，加快厌氧氨氧化工艺。

Description

一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法和厌氧氨氧 化促进剂及其应用

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说涉及一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法和厌氧氨氧化促进剂及其应用。

背景技术

随着经济快速发展，工业和生活污水排放量急剧上升，水体中氮素含量过高，使得藻类及其它微生物过度繁殖，造成了水体的富营养化。因此，污水脱氮成为污水处理领域焦点之一。

厌氧氨氧化作为一种新型的脱氮工艺，因其能耗低、无需外加碳源、剩余污泥产量小，受到国内外极大关注。与此同时，厌氧氨氧化菌倍增时间长，启动周期长，易受溶解氧、pH等的影响，且在常低温条件下活性受到明显抑制，限制了其在工程实际中的广泛应用。目前，国内外研究者已采取诸多措施，如投加氧化还原石墨烯、外加电场强化、外加磁场强化等，提高厌氧氨氧化的活性及生长速率。

腐殖质作为一类大分子有机分子的混合物，广泛分布在土壤及水体中。已有研究证明，腐殖质具有作为氧化还原介体的能力。富里酸是在土壤和天然水系统中发现的一种腐殖质，与所有水生生物形式相容。富里酸含有许多氧化还原功能的官能团，包括酚，羟基，羧基和醌等。研究者发现，富里酸的投加，可以促进糖酵解和三羧酸循环途径进而增加碳源的代谢，以产生更多可用的NADH。

目前，厌氧氨氧化在常低温条件下增殖速率低，活性弱，进而导致去除率下降等。因此，厌氧氨氧化在常低温条件下运行不稳定的问题成为应用于实际工程中的主要瓶颈。强化常低温下厌氧氨氧化的活性，提高其在常低温条件下的增殖速率，进而促进脱氮速率，为厌氧氨氧化工艺在常低温条件下稳定运行提供可靠保障。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，厌氧氨氧化在常低温条件下运行不稳定，导致增殖速率低、活性弱、去除率下降，提供了一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法和厌氧氨氧化促进剂及其应用，在常低温厌氧氨氧化系统中投加生长促进剂，试验优化最佳药剂配方，加快厌氧氨氧化工艺。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，向反应容器中加入厌氧氨氧化污泥，并向其中通入氮气8-15min，以消除溶解厌氧氨氧化污泥中氧的影响，调节厌氧氨氧化污泥的pH为7-8，置于常低温下，向上述反应容器中加入厌氧氨氧化促进剂反应120h-30天，其中，厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.5mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.5μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.5μM的生长素水溶液组成，富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的体积比为(800-5000):(0.8-2):(0.8-2)。

其中，常低温为温度小于等于30℃，优选15-25℃。

厌氧氨氧化污泥在反应前需要进行预处理，预处理过程为：厌氧氨氧化污泥用PBS缓冲溶液清洗2-5次。

厌氧氨氧化污泥的混合液悬浮固体浓度MLSS为2200mg/L，氨氮和亚硝酸盐氮均为50mg/L。

厌氧氨氧化污泥通入氮气的时间为10-12min。

厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.0mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.0μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.0μM的生长素水溶液组成。

厌氧氨氧化促进剂由浓度为1.0mM的富里酸水溶液、浓度为1.0μM的核黄素水溶液和浓度为1.0μM的生长素水溶液组成。

富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的添加体积比为(800-1000):(0.8-1):(0.8-1)。

厌氧氨氧化促进剂，由浓度不高于1.5mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.5μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.5μM的生长素水溶液组成，富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的体积比为(800-5000):(0.8-2):(0.8-2)。

厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.0mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.0μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.0μM的生长素水溶液组成。

厌氧氨氧化促进剂由浓度为1.0mM的富里酸水溶液、浓度为1.0μM的核黄素水溶液和浓度为1.0μM的生长素水溶液组成。

富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的添加体积比为(800-1000):(0.8-1):(0.8-1)。

本发明的有益效果为：本发明方法简单易操作，克服了其他影响因素不可控性的缺陷，药剂价格低廉，购买途径多，且药剂本身无副作用，对微生物无毒无害，且投加剂量较低，对环境影响小，在厌氧氨氧化工艺pH＝7-8，运行温度15-25℃条件下，简单投加即可达到明显的氮去除速率及厌氧氨氧化菌活性增强的效果。复合药剂配制、使用及保存简单方便，随用随取，既节省了基建费用，又节省能源，全程无动力消耗。厌氧氨氧化促进剂对厌氧氨氧化在常低温条件下稳定运行及实现大规模的工程实际应用提供有效的技术支持。

附图说明

图1是不同浓度厌氧氨氧化促进剂对氨氮(a)亚硝酸盐氮(b)硝酸盐氮(c)和总无机氮(d)的去除效果图；

图2是不同浓度厌氧氨氧化促进剂对厌氧氨氧化菌活性的影响曲线。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

通过投加不同浓度的促进剂，实现促进常低温厌氧氨氧化活性及脱氮速率的最优投加方案，该实现常低温厌氧氨氧化活性及脱氮速率的方法为：

取实验室培养超过1年的厌氧氨氧化絮状污泥，并用PBS缓冲溶液清洗3次。

在厌氧血清瓶中投加MLSS约为2200mg/L的厌氧氨氧化污泥，进水氨氮和亚硝酸盐氮均为50mg/L，通入氮气10min，以消除溶解氧的影响，控制pH在7～8之间，温度为20℃。

向血清瓶中分别加入不同浓度的厌氧氨氧化促进剂，分别为：

A(空白对照)：富里酸0mM，核黄素0μM，生长素0μM，添加比例为0:0:0

B:富里酸0.05mM，核黄素0.01μM，生长素0.01μM，添加比例为5000:1:1

C:富里酸0.5mM，核黄素0.1μM，生长素0.1μM，添加比例为5000:1:1

D:富里酸0.8mM，核黄素0.5μM，生长素0.5μM，添加比例为1600:1:1，

E:富里酸1mM，核黄素1μM，生长素1μM，每组为3个平行，添加比例为1000:1:1。

每24h取4mL上清液，测试上清液中的氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的浓度，并在反应结束后对总无机氮(氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和)的去除速率进行零级动力学拟合。

反应结束后，取20mL泥水混合物，进行厌氧氨氧化菌活性测试。

如图1和图2厌氧氨氧化去除速率和厌氧氨氧化活性的变化所示，E组的投配方案，最大程度促进了厌氧氨氧化菌在常低温条件下的活性，去除速率最高，即E组为最佳投加药剂配方，即:富里酸1mM，核黄素1μM，生长素1μM，添加比例为1000:1:1。

实施例2

在不同温度条件下投加厌氧氨氧化促进剂，实现促进不同温度下厌氧氨氧化活性及脱氮速率，该实现不同温度下厌氧氨氧化活性及脱氮速率的方法为：

取实验室培养超过1年的厌氧氨氧化絮状污泥，并用PBS缓冲溶液清洗3次。

在厌氧血清瓶中投加MLSS约为2200mg/L的厌氧氨氧化污泥，进水氨氮和亚硝酸盐氮均为50mg/L，通入氮气10min，以消除溶解氧的影响，控制pH在7～8之间。通过恒温水浴槽控制温度分别为25℃，20℃和15℃。

在不同温度下，向血清瓶中分别加入最佳剂量的厌氧氨氧化促进剂(富里酸1mM，核黄素1μM，生长素1μM，添加比例为1000:1:1并设置一个对照组，即不投加厌氧氨氧化促进剂。

每24h取4mL上清液，测试上清液中的氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的浓度，并在反应结束后对总无机氮(氨氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和)的去除速率进行零级动力学拟合。

反应结束后，取20mL泥水混合物，进行厌氧氨氧化菌活性测试。

在常低温25℃，20℃和15℃条件下，投加厌氧氨氧化促进剂，120小时后，对其进行活性测试，厌氧氨氧化活性如表1所示。

表1不同温度条件下厌氧氨氧对氮的去除速率(mg-N/(L·h)

由表1结果可知，在常低温不同温度条件下投加厌氧氨氧化促进剂，均可以对厌氧氨氧化菌实现不同程度的促进。可以说明，该厌氧氨氧化促进剂对厌氧氨氧化菌在常低温条件下具有明显的促进作用，可以有效实现厌氧氨氧化在常低温条件下去除率的增加，进而实现常低温条件下厌氧氨氧化的稳定运行。

实施例3

在不同污泥形式反应器(颗粒污泥，絮状污泥和生物膜)中投加厌氧氨氧化促进剂，实现促进不同形式厌氧氨氧化污泥常低温厌氧氨氧化活性及脱氮速率，该实现不同形式厌氧氨氧化菌在常低温条件下活性及脱氮速率的方法为：

在15℃反应器运行条件下，向厌氧氨氧化颗粒污泥、絮状污泥以及生物膜反应器中投加最佳配比的厌氧氨氧化促进剂(富里酸1mM，核黄素1μM，生长素1μM，添加比例为1000:1:1)，进水氨氮和亚硝酸盐氮均为50mg/L，进水溶解氧控制在0.3以下，pH在7-8之间，HRT为24h。通过恒温水浴槽控制温度为15℃。

通过反应器的连续运行，反应器运行的第0天、15天和30天取样分析厌氧氨氧化的活性。如表2所示。

表2不同类型污泥在不同时间段的活性(mg/(gVSS·h))

由表2结果可知，在低温(15℃)下向不同类型反应器中投加厌氧氨氧化促进剂，均可以实现对厌氧氨氧化菌活性的促进。可以说明，该厌氧氨氧化促进剂对不同污泥形式的厌氧氨氧化菌在低温条件下均具有明显的促进作用。该厌氧氨氧化促进剂的投加，可以有效实现不同类型厌氧氨氧化污泥在低温条件下去除率的增加，进而实现低温条件下厌氧氨氧化的稳定运行。

投加厌氧氨氧化促进剂后，可以明显提高常低温条件下厌氧氨氧化菌的活性，而实现常低温条件下厌氧氨氧化运行的稳定性。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：向反应容器中加入厌氧氨氧化污泥，并向其中通入氮气8-15min，以消除溶解厌氧氨氧化污泥中氧的影响，调节厌氧氨氧化污泥的pH为7-8，置于15—25摄氏度下，向上述反应容器中加入厌氧氨氧化促进剂反应120h-30天，其中，厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.5mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.5μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.5μM的生长素水溶液组成，富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的体积比为（800-5000）:（0.8-2）: （0.8-2）。

2.根据权利要求1所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：厌氧氨氧化污泥在反应前需要进行预处理，预处理过程为：厌氧氨氧化污泥用PBS缓冲溶液清洗2-5次。

3.根据权利要求1所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：厌氧氨氧化污泥通入氮气的时间为10-12min。

4.根据权利要求1所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.0 mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.0 μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.0 μM的生长素水溶液组成。

5.根据权利要求4所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：厌氧氨氧化促进剂由浓度为1.0 mM的富里酸水溶液、浓度为1.0 μM的核黄素水溶液和浓度为1.0 μM的生长素水溶液组成。

6.根据权利要求1所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法，其特征在于：富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的添加体积比为（800-1000）:（0.8-1）:（0.8-1）。

7.基于权利要求1—6任一所述一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法的厌氧氨氧化促进剂，其特征在于：由浓度不高于1.5 mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.5 μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.5 μM的生长素水溶液组成，富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的体积比为（800-5000）:（0.8-2）: （0.8-2）。

8.根据权利要求7所述的厌氧氨氧化促进剂，其特征在于：厌氧氨氧化促进剂由浓度不高于1.0 mM的富里酸水溶液、浓度不高于1.0 μM的核黄素水溶液和浓度不高于1.0 μM的生长素水溶液组成，优选由浓度为1.0 mM的富里酸水溶液、浓度为1.0 μM的核黄素水溶液和浓度为1.0 μM的生长素水溶液组成。

9.根据权利要求7所述的厌氧氨氧化促进剂，其特征在于：富里酸水溶液、核黄素水溶液和生长素水溶液的添加体积比为（800-1000）:（0.8-1）: （0.8-1）。

10.如权利要求1-6任意一项所述的一种促进常低温下厌氧氨氧微生物化活性的方法在污水和污泥常低温条件下脱氮中的应用。

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