[发明专利]一种优化活性污泥种群结构富集氨氧化菌的方法

说明书

技术领域

要求保护的技术方案所属的技术领域为：污水强化生物脱氮处理技术领域，涉及一种强化生物脱氮系统中氨氧化菌的培养方法，尤其是应用短程硝化反硝化技术生物脱氮过程中系统的快速启动和氨氧化菌的富集培养，适用于含氮工业废水处理和城镇污水深度处理。

背景技术

为防止湖泊和其他受纳水体富营养化，各城市污水处理厂均需进行脱氮除磷，而生物方法成为主导的应用技术。生物硝化反硝化是最常用的生物脱氮的方法。它分为两个阶段：有机氮和氨氮在好氧条件下转化为亚硝酸盐进而转化为硝酸盐；亚硝酸盐和硝酸盐在缺氧的条件下由反硝化菌还原为氮气的过程。完成硝化反应的菌群主要是氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria NOB)，从进化谱系上看，这两类种群之间并不存在密切的亲缘关系，所有分离的AOB都归入β-Proteobacteria纲或γ-Proteobacteria纲。所有分离的NOB都归于α-Proteobacteria纲，γ-Proteobacteria纲或δ-Proteobacteria纲或Nitrospira门，除了γ-Proteobacteria纲中Nitrosococcus与Nitrococcus的少数菌株具有相对较近的亲缘关系外，其他绝大多数菌株的亲缘关系都相距很远，AOB与NOB彼此为邻并无进化谱系上的必然性，它们完全可以独立生活。而实现生物短程硝化反硝化的实质是将硝化反应控制在亚硝酸盐阶段，从种群迁移的角度看，就是在硝化反应过程中AOB相对于NOB优势增殖，使AOB成为硝化菌群中的优势种群。

短程硝化反硝化生物脱氮工艺具有节省曝气能耗、缩短反应时间、节省反硝化碳源和减少污泥生成量、减少反应器有效容积，节约基建费用等优点，因此如何实现与维持稳定的短程硝化反硝化具有较强的实际意义和工程应用价值，特别是在处理高氨氮浓度和低C/N比的污水时。SHARON(Single reactorsystem for High Ammonia Removal Over Nitrite process)工艺是第一个成功实现短程硝化和反硝化技术并成功应用的工艺。但是SHARON工艺的运行条件，如高温、高氨氮浓度限制了工艺的发展和应用。

实现与维持稳定短程硝化反硝化的条件相对苛刻，维持高温(>30℃)，由于水的比热容很大，能耗高；维持低氧(<0.5mg/L)，氨氧化速率很低，硝化时间较长，效率太低；使用抑制剂，由于不同的抑制剂对硝化细菌的抑制原理和抑制程度不同，且投加量不当会同时杀死AOB与NOB，不利于AOB的培养。

目前在更普遍的条件下、在城市污水处理过程中将短程硝化反硝化脱氮新技术应用于实际工程面临培养驯化污泥的问题，也就是要优化硝化细菌种群结构，培养富集AOB的问题。对于工程应用而言，若接种纯培养的菌种，会面临投资费用加大和存在菌种对水质的适应性问题。本发明提出了一种利用低C/N比城市生活污水，培养富集AOB的方法，可以用1-2个月的时间启动短程硝化反硝化。

发明内容

本发明经过长期的探索研究，分析常温条件下，硝化反应过程中“三氮”(氨氮、亚硝态氮、硝态氮)、pH值和DO的变化规律，当pH在7.8-8.2范围内，控制溶解氧(DO)在1.5-2.0mg/L时，发现在硝化反应进行相当长的一段时间后，亚硝态氮出现积累，而硝态氮没有大量生成(见附图1)。在硝化反应结束时，pH曲线上会出现由下降变上升的拐点(在科技文献中此拐点称为“氨谷”，下文都沿用此称谓)，因此通过控制曝气时间，在“氨谷”出现之前停曝气可以使AOB优先增殖，不给NOB增殖的机会，达到优化硝化细菌种群结构，富集AOB的目的。

本发明所涉及的基于pH特征点的SBR工艺过程控制方法，参照已有中国专利ZL 200610012076.1。