[发明专利]现场制备投加氢氧化铁提高活性污泥内硝化功能微生物活性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高用于污水生物脱氮处理的活性污泥内硝化微生物在低温条件下的硝化能力的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

活性污泥法是一种污水的生物处理方法，是通过活性污泥内的微生物去除污水中的有机物，同时协同去除一部分磷素和氮素。传统的活性污泥污水生物处理系统是由曝气池（好氧池）、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成，在人工充氧条件下，对处理系统内各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥中的微生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池形成混合液（活性污泥混合液），多余部分则排出活性污泥系统。  

活性污泥污水生物脱氮技术是在传统活性污泥法基础上发展而来的一种污水生物脱氮处理方法，其生物脱氮包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用等氮的转化过程。废水中的有机氮在氨化细菌的作用下通过氨化反应转化为氨氮，与废水中原有的氨氮一起，在供氧充足及其它合适条件下，在硝化微生物作用下通过硝化反应被氧化成硝态氮（亚硝酸盐和硝酸盐），硝态氮在无氧条件下可在反硝化微生物作用下通过反硝化反应转化为对人体无害的分子态氮气。因此，通过上述反应过程将污水中各种形态的氮转化为氮气并排入大气中，也是目前生物脱氮的主要目的和途径。

污水生物脱氮系统如图1所示，由初沉池1、缺氧池2、好氧池3、二沉池4、混合液内循环系统5、污泥回流系统6等组成。污水先由初沉池1沉淀，初步沉淀的污泥由初沉池1的底部排放。缺氧池2内一般需要采用机械搅拌方式保持活性污泥混合液的混合状态，好氧池3内一般采用机械或鼓风曝气方式保证为活性污泥微生物提供足够的氧。根据工艺运行方式变化，可以通过混合液内循环系统5将硝酸盐回流到缺氧池2，也可以通过污泥回流系统6将硝酸盐回流到缺氧池2；缺氧池2内通过反硝化微生物将硝酸盐还原为氮气或气态氮氧化物实现生物脱氮；好氧池3内发生有机物氧化反应与氮的硝化反应。通常为了解决硝化问题需要通过向污水生物脱氮系统好氧池3内投加各种生物载体或人工培养的硝化微生物。处理后的污水由二沉池4上部排出，多余污泥由二沉池4底部回流或排出。

在上述反应过程中，氨化过程是由自然界广泛存在的具有分解蛋白质及其含氮衍生物能力的细菌、真菌和放线菌来完成的，通常其不会成为影响污水生物脱氮的限制性过程；反硝化过程亦由异养性反硝化微生物完成的，反硝化微生物属兼性菌，其在无氧而有硝酸盐存在的条件下，利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N⁵⁺和N³⁺作为能量代谢中的电子受体，以有机物作为碳源和电子供体将硝态氮还原为氮气。虽然反硝化过程作为一复杂的生物化学反应过程，其受反应温度、pH值、溶解氧、抑制物质以及可利用碳源的影响。一般来说，只要可利用碳源充足，反硝化过程也不会成为影响污水生物脱氮的限制性过程。然而对于硝化过程而言，其由两组化能自养型好氧微生物通过两个过程来完成的，第一步由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，第二步硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。通常将亚硝酸菌与硝酸菌统称为硝化微生物（或硝化细菌），其属专性好氧菌，利用无机化合物如CO₃^2-、HCO₃^-和CO₂作碳源，从氧化NH₄⁺或NO₂^-的过程中获得能量完成新陈代谢反应。由于与异样微生物相比，硝化细菌的比增长速率小，产率低，使硝化细菌在活性污泥中所占的比例很小（约为5%）。因此，硝化过程受碱度与pH值、抑制物质、基质（氨氮与溶解氧）、有机负荷、反应温度等因素影响较大。在上述影响因素中，反应温度一般为大规模污水处理过程的不可控条件，但对于参与硝化反应的微生物而言，亚硝酸菌最佳生长温度为35℃，硝酸菌的最佳生长温度为35～42℃，反应温度的降低不但导致硝化细菌的比增长速率的下降，同时更大程度上导致硝化细菌活性的大幅度降低，硝化活性的降低直接导致处理系统硝化能力与效率的下降甚至完全破坏。因此，硝化过程是影响污水生物脱氮能力的限制性过程，而反应温度对硝化微生物活性的影响，特别是低温（小于12℃）条件下的硝化问题已成为污水生物脱氮的限制性瓶颈问题。

因此，对污水生物脱氮技术而言，不仅存在脱氮运行稳定性问题，而且低温对硝化微生物活性影响问题目前尚无较好的解决办法，其也成为制约污水生物脱氮技术发展的瓶颈问题。