本发明专利技术公开了一种利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法。本发明专利技术通过逐步提高进水氨氮浓度，抑制活性污泥系统中的亚硝酸盐氧化细菌，使初始的氨氮被氧化成亚硝酸盐氮，以启动短程硝化活性污泥系统。待系统稳定后在合适光照条件下，培养原位藻并构建短程原位菌藻系统。利用本发明专利技术方法可降低传统生物脱氮过程的曝气和碳源成本，并解决外源微藻适应性差的问题，亦可应用于其他高氨氮废水的高效低能耗快速脱氮。效低能耗快速脱氮。效低能耗快速脱氮。
【技术实现步骤摘要】
利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法
[0001]本专利技术属于污水资源化处理工艺
，涉及一种利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法。
技术介绍
[0002]随着高速铁路和航空等公共交通的快速发展，产生了大量含高浓度氨氮的集厕废水。生物脱氮工艺通过常规硝化和反硝化手段，已被证实是去除集厕废水中氨氮的一种有效方法。然而，该方法需要曝气和投加碳源，由于处理成本的提高，且未考虑氮的回收，限制了其大规模应用。因此，有必要开发一种同时处理集厕废水和回收资源的技术。
[0003]菌藻共生系统基于互补的代谢功能形成良好的共生关系，两者的协同效应在提高营养物去除、降低废水处理成本(如曝气和碳源的能耗)方面具有较大潜力。基于集厕废水具有高氨氮浓度，低C/N比的水质特点，适合采用短程生物脱氮技术处理。目前关于微藻和短程生物脱氮技术联合的短程菌藻处理集厕废水的相关研究较少。而据报道，短程菌藻可以进一步降低生物过程中的能源成本，特别是对于低C/N的废水，包括如文献1和2中的厌氧猪粪发酵液和垃圾渗滤液(Wang Meng,Yang Han,Ergas Sarina J,et al.Anovel shortcut nitrogen removal process using an algal
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bacterial consortium in aphoto
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sequencingbatch reactor(PSBR)[J].Water Research,2015,87:38<br/>‑
48；Wu Lina,Li Zhi,Zhao Chen,et al.A novel partial
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denitrification strategy for post
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anammox to effectively remove nitrogen from landfill leachate[J].Science of the Total Environment,2018,633:745
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751)。目前，短程菌藻研究大多采用游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)、低溶解氧(DO)等方式，首先实现短程硝化，富集氨氧化细菌(AOB)，然后使用AOB与纯藻的耦合培养，然而该方法藻类适应性差、硝化系统稳定性和反硝化效率受限。因此，有必要对短程菌藻的启动和稳定维持进行研究。
技术实现思路
[0004]为解决上述问题，最大程度的降低传统生物脱氮过程中所需要的曝气和碳源成本并解决外源添加的微藻适应性差的问题，本专利技术提供一种利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法。该方法构建了短程原位菌藻，同步实现了原位菌藻的培养和氮磷的高效去除。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法，包括以下步骤：
[0007](1)以梯度氨氮浓度的集厕废水作为SBR反应器的进水，对SBR反应器中的活性污泥进行驯化，驯化至反应器中亚硝态氮积累稳定且亚硝积累率>90％，获得短程硝化活性污泥系统；
[0008](2)对短程硝化活性污泥系统施以光照，光照密度为0.0188～0.00553kJ
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mg/VSS，同时将集厕废水通入PSBR反应器中，同步实现短程硝化反硝化生物脱氮和微生物同化
作用。
[0009]优选地，步骤(1)或(2)中，反应器采用SBR工艺运行，包括进水、缺氧、好氧、沉淀和排水工序。更优选地，SBR工艺周期中，进水2min，缺氧240min，好氧480min，沉淀50min，排水5min。
[0010]优选地，步骤(1)中，集厕废水的梯度氨氮浓度依次为：阶段Ⅰ100～150mg/L、阶段Ⅱ150～200mg/L、阶段Ⅲ200～250mg/L、阶段Ⅳ250～300mg/L。
[0011]优选地，步骤(1)中，每个梯度氨氮浓度的集厕废水的阶段出水氨氮低于15mg/L时，再进入下一个浓度梯度。
[0012]步骤(1)中，当反应器中亚硝态氮积累稳定，亚硝积累率>90％时，视为成功启动短程硝化，亚硝积累率公式为程硝化，亚硝积累率公式为为出水中亚硝浓度，为出水中硝氮浓度。
[0013]优选地，步骤(2)中，短程硝化活性污泥的起始浓度为3000～3500mg/L。
[0014]步骤(2)中，为了降低了不必要的能耗，实际光照条件评估是依据公式P为光照功率(W)，T为光照时间(h)，V为反应器实际工作体积(L)，MLVSS为污泥浓度(mg/L)，Es维持在0.0188～0.0598kJ
·
mg/VSS范围内，在此范围内可以抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性，缓慢刺激AOB活性，有效维持短程系统的稳定。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0016](1)本专利技术首先以梯度氨氮浓度的集厕废水对SBR反应器中的活性污泥进行驯化，利用FA和FNA的交替作用抑制NOB的活性，构建了短程硝化活性污泥系统，再施加合适的光照条件实现了选择性刺激AOB且抑制NOB，这是短程原位菌藻系统中维持短程的主要因素，同时藻类分泌的藻源有机物可用于反硝化和细菌代谢，改善了短程原位菌藻系统中碳源的可用性。
[0017](2)与其他仅考虑光照强度的现有方法相比，本专利技术综合考虑了光照功率、光照时间以及污泥等因素，原位藻类富集以后产生的藻源有机物可供给反硝化，促进了反硝化的进行，维持了短程系统的稳定。本专利技术方法构建的原位菌藻系统，氨氮的平均去除率达到90％以上，NAR也保持90％左右。
[0018]综上，本专利技术利用特定光照范围的光，富集了原位藻，促进了共生系统的生物量积累，构建了原位菌藻系统，维持了短程系统的稳定，同时实现了氨氮的有效去除，大大减少反应成本，对于推进污水的低碳资源化处理具有十分重要的意义。
附图说明
[0019]图1为反应器与控制系统的示意图；
[0020]图2为培养原位藻前一个周期内的三氮和pH变化情况；
[0021]图3为反应器内原位菌藻生物量变化情况(a)为叶绿素，(b)菌藻外观形态变化；
[0022]图4为菌藻形态，(a)为菌藻的显微镜下形态，(b)为电镜下菌藻形态；
[0023]图5为反应器中微藻的物种变化情况；
[0024]图6为微藻分泌有机物可能性的结果；
[0025]图7为短程原位菌藻系统和短程硝化活性污泥系统中污泥浓度变化情况。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0027]下列实施例中使用的试剂均可从商业渠道获得。
[0028]实施例1
[0029]短程硝化活性污泥系统的构建：
[0030]以收集而来的集厕废水为研究对象，水质成分如下：总氮(TN)6501
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.利用原位菌藻短程硝化反硝化脱氮处理集厕废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以梯度氨氮浓度的集厕废水作为SBR反应器的进水，对SBR反应器中的活性污泥进行驯化，驯化至反应器中亚硝态氮积累稳定且亚硝积累率>90％，获得短程硝化活性污泥系统；(2)对短程硝化活性污泥系统施以光照，光照密度为0.0188～0.00553kJ
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mg/VSS，同时将集厕废水通入PSBR反应器中，同步实现短程硝化反硝化生物脱氮和微生物同化作用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)或(2)中，反应器采用SBR工艺运行，包括进水、缺氧、好氧、沉淀和排水工序。3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛士建，胡雁冰，邱爽，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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