[发明专利]一种利用塑料际富集厌氧氨氧化菌并快速启动厌氧氨氧化过程的方法

说明书

一种利用塑料际富集厌氧氨氧化菌并快速启动厌氧氨氧化过程的方法，属于污水生物处理技术领域。本发明在短程硝化耦合厌氧氨氧化系统中，选择序批式固定床生物膜反应器，培养微塑料生物膜(塑料际)。在厌氧氨氧化菌成功在微塑料表面富集后，将塑料包取出，验证了其具有较高的厌氧氨氧化活性。之后在不具有厌氧氨氧化性能的活性污泥系统中接种塑料际，在较短的周期内实现了厌氧氨氧化的启动和生物强化。且塑料际可以重复利用，易于在实际污水生物脱氮处理中应用和推广。

技术领域

本发明涉及污水生物处理领域，特别地，涉及一种厌氧氨氧化菌富集及厌氧氨氧化快速启动的方法。

背景技术

由于传统污水生物处理工艺对碳源的需求量高，而我国的城市污水中有机物含量偏低，从而导致传统AAO工艺的出水难以稳定地达到一级A总氮出水标准，低C/N比是中国污水中生物脱氮的主要挑战。为了提高氮的去除，需要加入额外的有机物进行反硝化。这不仅增加了废水处理的成本，还增加了二氧化碳的排放，不符合碳中和的目标。因此亟需开发高效和经济的污水生物脱氮技术。

厌氧氨氧化工艺不但可以提高总氮的去除率，还可以减少投加有机物的成本和运行成本，且污泥产量低，并降低二氧化碳的排放量，符合碳中和的目标，是一种高效节能的生物自养脱氮工艺。厌氧氨氧化过程是在缺氧的条件下，厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐作为电子受体将氨氮转化为氮气的过程，这一工艺已经被人们提出并关注有20年的时间。厌氧氨氧化过程有许多优点，但厌氧氨氧化菌的生长速度慢，对环境条件(如高pH值和高温)高度敏感。而生物质固定化，如基于载体的生物膜，是保留并富集厌氧氨氧化菌的可行策略。由于微塑料(直径小于5mm的塑料颗粒)具有较大的比表面积，利于微生物的定殖，形成塑料际。因此，开发一种利用塑料际富集厌氧氨氧化的方法，具有可行性且易于操作。

现有的研究中，通过添加还原石墨烯氧化物、二价铁离子、富集厌氧氨氧化菌的聚乙烯醇-海藻酸钠等的方法启动厌氧氨氧化工艺，启动时间从33天至50天不等。而由于塑料际对厌氧氨氧化菌的选择富集性，可以在短时间内快速启动厌氧氨氧化工艺。因此，通过塑料际生物强化的方法快速启动厌氧氨氧化工艺，具有实际意义且迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于开发一种使用塑料际富集厌氧氨氧化菌的方法，并利用塑料际在不含厌氧氨氧化性能的活性污泥系统中，快速启动厌氧氨氧化工艺。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

步骤一：构建微塑料包，所述微塑料包为尼龙布包裹不同材质的微塑料颗粒。所述微塑料颗粒为：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或几种。构建第一反应装置，第一反应装置能够实现间歇进出水，并提供低氧的环境，所述第一反应装置为序批式固定床生物膜反应器(SFBBR)，工艺为短程硝化耦合厌氧氨氧化，所述低氧环境提供装置为曝气泵和搅拌桨，填料为聚乙烯填料，填充比为20-60％，排水比为40-80％；

步骤二：将微塑料包悬挂在第一反应装置中，进行短程硝化耦合厌氧氨氧化反应，实现塑料际富集厌氧氨氧化菌，第一反应装置进水包括氨氮和无机碳源，所述无机碳源可为碳酸氢钠、碳酸钠等，每周期反应时间为6.5-8.0h，溶解氧维持在0.8-1.2mg/L，温度维持在30-35℃，pH为7.8-8.2，运行150-250周期；

步骤三：将步骤二反应后的微塑料包从第一反应装置中取出，并加入到活性污泥中，构建第二反应装置，第二反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧的环境，所述第二反应装置为序批式反应器(SBR)，所述缺氧环境提供装置为搅拌桨，排水比为40-60％；

步骤四：第二反应装置进水包括氨氮、亚硝态氮和无机碳源，所述无机碳源可为碳酸氢钠、碳酸钠等，每周期反应时间为11.5-13.5h，温度维持在30-35℃，pH为7.8-8.2，运行10-25周期；实现快速启动并进行厌氧氨氧化反应。