一体式短程硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮效果恶化的原位恢复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对一体式短程硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮效果恶化的原位恢复方法，通过投加羟胺或肼，并结合污泥龄控制，重新构建功能菌群结构，恢复一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺的脱氮效果，属于新型生物脱氮技术领域。
【背景技术】
[0002]在我国“十二五”规划中，新增加了氨氮约束性水体污染物减排指标，因此，我国各行业面临的氨氮减排压力越来越大。传统硝化/反硝化脱氮方法存在脱氮效率低、能耗物耗高、剩余污泥量大等缺点[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]，而上世纪90年代出现的一体式短程硝化_厌氧氨氧化脱氮工艺(Combined partial nitritat1n-anammox process)相比来说具有突出优势，主要表现在曝气能耗节省约60%，完全不需外加碳源，剩余污泥产量低等，尤其适于各种高氨氮浓度的脱氮处理[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，一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺在长期运行过程中常会遇到脱氮效果恶化现象，主要表现在出水中硝态氮浓度升高，分析原因主要是因为亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria，NOB)在系统内的大量繁殖所致。由于厌氧氨氧化菌的增殖速度远低于自养硝化菌(如NOB等)以及异养菌，所以利用缩短污泥龄(SRT)，通过排泥从系统中淘汰NOB将变得不可行。虽然有国外学者指出，解决NOB大量繁殖的唯一途径是对反应器进行重新接种不含NOB的种泥[Joss，A.，Derlonj N.，et al.Combinednitritat1n-anammox: advances in understanding process stabiIity [J].Environmental science&technology，2011，45 (22):9735-9742]，但也有实例表明再次接种以后，NOB仍然会在系统内大量繁殖，导致脱氮效果再次崩溃[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]。所以仅靠给反应器重新接种来解决一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺长期运行过程中的NOB大量繁殖问题是不可行的，更不用说当前在世界范围内大量获取厌氧氨氧化种泥依然是一个难题，主要因为其自身的增殖速度慢所导致。
[0003]氨氮(NH/-N)在硝化菌及厌氧氨氧化菌的作用下进行脱氮反应过程中，会生成羟胺(NH2OH)和肼(N2H4)中间体。已有研究表明，此类中间体能够单独地促进氨氮的硝化反应进行[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]，能够实现亚硝酸盐累积[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]，还能够恢复处于抑制状态下的厌氧氨氧化菌的脱氮活性[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，目前还没有人开展利用此类中间体同时发挥促进亚硝酸盐累积以及恢复厌氧氨氧化菌活性的双重作用来原位恢复一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果的研究。基于此，本发明专利提供了一种全新的结合中间体(羟胺或肼)投加与泥龄控制的恢复方法，能够有效降低处于恶化状态的一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺的出水硝酸盐氮浓度，恢复组合工艺的脱氮负荷与效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种针对NOB大量繁殖而导致的一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果恶化的原位恢复方法。为实现上述目的，本发明采用了结合脱氮反应中间体(羟胺或肼)投加以及泥龄控制的双重措施。具体恢复操作过程如下:
[0005]1.崩溃条件下，一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺系统中同时存在氨氧化菌(AOB), NOB以及Anammox菌，NOB会将硝化过程生成的亚硝酸盐氮(NO2 -N)进一步氧化成硝酸盐氮(NO3-N),从而会使Anammox菌不能获得充足的反应底物(NO2-N)。在系统崩溃期间，Anammox菌不但脱氮活性会降低，同时其丰度(菌数量)也会降低。所以在对一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺实施恢复的第一阶段，单独投加羟胺或肼，不对系统进行排泥。投加羟胺或肼的作用，主要有①促进硝化菌AOB的活性，提高氨氮的硝化反应速率?’②抑制NOB菌活性，实现系统内的亚硝酸盐氮(NO2 -N)累积；③由于NO2 -N累积后，Anammox菌在有充足底物条件下，其活性及丰度会逐步提闻。虽然系统的脱氣负荷逐步提闻，AOB和Anammox菌活性得到提高，但是羟胺等对NOB的抑制作用是可逆的，一旦停止投加后，系统的出水中NO3 -N浓度会迅速升高，导致脱氮负荷的再次降低。
[0006]2.在第一阶段系统内AOB和Anammox菌活性及丰度有大幅提高的基础上，对一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺实施恢复的第二阶段，除投加中间产物羟胺或肼之外，通过控制泥龄，将造成系统脱氮效果恶化的NOB逐渐从系统中淘汰出去。由于投加的羟胺等会对NOB产生可逆的抑制作用，降低其增殖速率，因而可以控制一定的污泥龄，使其既能保证Anammox菌的稳定增殖又能够逐步淘汰Ν0Β。在羟胺等投加与控制泥龄的双重作用下，一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺的脱氮效果会得到稳定恢复，运行一段时间以后，即使停止投加羟胺等，只要保证正常的泥龄控制，NOB不再会大量繁殖，系统内的亚硝酸盐累积效果稳定，组合工艺的脱氮效果会因AOB和Anammox菌的活性及丰度增加而稳步提高，从而成功地恢复因NOB大量繁殖而导致脱氮效果恶化的一体式短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺。
[0007]所述的恢复方法中，泥龄控制在20-45天，同时投加羟胺或肼后的一体式组合工艺系统内的羟胺或肼初始浓度