一种叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法，属于污水生物处理技术领域，该方法利用天然氧化还原介体叶绿素电子传递的作用，加速了电子供体(乙酸钠)的电子向电子受体(硝态氮)的转移，有效地提高了低温活性污泥系统的反硝化速率和总氮去除率。该方法包括三个步骤：1)氧化还原介体投加剂量的确定；2)低温活性污泥的基础驯化；3)低温氧化还原介体的强化驯化。通过叶绿素的电子传递作用，低温下活性污泥系统的反硝化速率提高1.37～3.94倍，总氮去除率提高4.47％～60.71％。本发明专利技术所采用的氧化还原介体叶绿素为天然存在，可为解决现有活性污泥系统冬季反硝化效率低、运行成本高的问题提供一定的技术指导。的问题提供一定的技术指导。
【技术实现步骤摘要】
一种叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法
[0001]本专利技术属于污水生物处理
，具体来说，涉及一种天然氧化还原介体叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法。适用于北方冬季低温条件下市政生活污水处理等领域。
技术介绍
[0002]氮素是水体富营养化的重要指标。此外，硝态氮会对各种生物产生严重影响，特别是水产品和人类健康。活性污泥法是城市污水处理厂生物脱氮的主流工艺，主要包括硝化和反硝化两个阶段，而完成硝化和反硝化两个阶段的微生物分别为硝化细菌和反硝化细菌。在我国东北、西北和华北地区，由于纬度高，冬季时间长，污水温度低，日均温度在15℃以下的时间可持续近半年。大量的研究表明低温对活性污泥的沉降性能、吸附性能、活性污泥中微生物生长发育、种群组成及代谢活性都有着显著影响，最终导致城市污水处理厂的启动和运行困难。有研究表明，在活性污泥系统处理污水过程中，保证微生物正常生长代谢的水温为20
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35℃，且随着温度的降低，反硝化细菌似乎比硝化细菌更易受到温度的影响，水温在10℃左右就会严重反硝化细菌的脱氮效果。目前，我国北方气温偏低地区的污水处理厂通常采用人为稀释废水、延长污水停留时间、降低污泥负荷以及升温等措施来保证污水出水达标。这些措施不仅大大提高了污水处理厂的运行成本、而且处理效果也不稳定，甚至有时会发生污泥膨胀。因此，解决低温活性污泥系统反硝化效率低的问题对冬季污水处理厂节能降耗、达标排放具有重要意义。
[0003]氧化还原介体(redox mediators，RMs)，也被称为电子穿梭体，是一种可以进行可逆地氧化和还原的有机分子，具有在多种氧化还原反应中充当电子载体的能力，可以使氧化还原反应速率提高一到几个数量级。RMs的投加能够提高生物反硝化的脱氮速率和脱氮效率，提高活性污泥系统的碳源利用率。目前已报道的可催化生物反硝化的RMs包括醌基类化合物、腐殖质类化合物、生物炭、卟啉类化合物和内源类化合物等，而卟啉类化合物因其优良的电子传递特性得到深入研究。卟啉类化合物是一种芳香族化合物，具有18种Π电子和诱人的电子发射/吸收性质，广泛应用于光催化、氧化还原和催化等领域。然而，卟啉类化合物的合成复杂，反应条件苛刻、产率低、产物难以分离等问题，限制了其在环境修复中的应用。叶绿素是一种天然卟啉类化合物、广泛存在于植物体内，具有提取简单、成本低、环境友好等优点。有研究报道了叶绿素对反硝化的正向生物催化作用，叶绿素能够提高硝酸盐还原速率和亚硝酸盐还原速率，并且具有良好的重复利用性。对于低温复杂的活性污泥系统，叶绿素的强化作用鲜有报道。本专利技术提供了一种天然氧化还原介体叶绿素强化低温活性污泥系统反硝化效能的方法，为解决在现有活性污泥系统冬季低温反硝化效率低、运行成本高的问题提供一定的技术指导。
技术实现思路
[0004]为解决冬季低温活性污泥生物反硝化效率低，运行成本高的问题，本专利技术提供了
一种天然氧化还原介体叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法。
[0005]本专利技术所提供的技术方案是一种天然氧化还原介体叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法，该方法利用天然氧化还原介体叶绿素电子传递的作用，加速了电子供体(乙酸钠)的电子向电子受体(硝态氮)的转移，有效地提高了低温活性污泥系统的反硝化速率和总氮去除率，该方法具体包括以下操作步骤：
[0006]1)氧化还原介体投加剂量的确定：确定氧化还原介体叶绿素投加剂量为0.02mmol/L
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0.10mmol/L；
[0007]2)低温活性污泥的基础驯化：活性污泥采集于市政污水处理厂曝气池的活性污泥，低温条件下，采用间歇式运行方式，向反应器中加入活性污泥和硝酸盐废水，用封口达到缺氧条件，置于恒温震荡箱中反应，其中，活性污泥与硝酸盐废水体积为1:1，污泥浓度为4g/L，排水比为50％，低温条件为13～15℃，溶解氧DO≤0.2mg/L，恒温震荡箱转速为110～120rad/min；反应器共运行3个周期，每周期测定反应器进出水中硝态氮、亚硝态氮和总氮浓度，当活性污泥系统硝态氮和总氮降解稳定后，说明污泥体系稳定，即低温驯化完成；
[0008]3)低温氧化还原介体的强化驯化：向经基础驯化后的活性污泥系统每周期投加叶绿素氧化还原介体，利用氧化还原介体促进活性污泥系统电子传递的作用，强化低温活性污泥系统的生物反硝化效能，其中氧化还原介体叶绿素投加剂在体系中的浓度为0.02mmol/L
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0.10mmol/L，每周期测定反应器进出水中硝态氮、亚硝态氮和总氮浓度，当活性污泥系统硝态氮和总氮降解稳定后，算一个周期；基本上本专利技术第一个周期就达到稳定的效果，即对应本周期及后续连续3个周期的活性污泥系统硝态氮和总氮降解都稳定一致，说明污泥体系很快强化稳定，即强化驯化速度快，稳定性强。
[0009]同时，步骤3)中对反应器第一周期进行全周期取样测定硝态氮和总氮浓度，分析其强化活性污泥系统生物反硝化效能。
[0010]步骤2)和步骤3)采用的硝酸盐废水为人工配置，以NaNO3为氮源，CH3COONa为碳源，KH2PO4为磷源，微量元素为1ml/L；硝态氮浓度为60mg/L，COD浓度为480～600mg/L，进水碳氮比为8～10，微量元素溶液的组成与浓度如下：Na2EDTA为4.29g/L，FeCl2·
4H2O为1.99g/L，MnCl2·
2H2O为0.08g/L，NiCl2·
6H2O为0.02g/L，CoCl2·
6H2O为0.02g/L，CuCl2·
H2O为0.02g/L，ZnCl2为0.02g/L，NaMoO4·
2H2O为0.02g/L，Na2WoO4·
2H2O为0.03g/L，H3BO3为0.06g/L。
[0011]步骤3)，操作条件同步骤2)为：活性污泥与硝酸盐废水体积为1:1，排水比为50％，低温条件为13～15℃，溶解氧DO≤0.2mg/L，恒温震荡箱转速为110～120rad/min。
[0012]效能分析：投加叶绿素氧化还原介体强化了低温活性污泥系统生物反硝化效能。经叶绿素氧化还原介体强化驯化后，活性污泥系统反硝化速率由0.58mg N/(h
·
g MLSS)提高到0.80～3.95mg N/(h
·
g MLSS)，反硝化速率提高了1.37～3.94倍，总氮去除率由11.72％提高到16.19％～80.38％。且随着叶绿素投加剂量的增加，活性污泥系统的反硝化效能越好。
[0013]本专利技术的有益效果是:通过投加不同剂量的叶绿素氧化还原介体，经低温驯化的活性污泥系统的反硝化效能得到了显著的提高。在低温条件下，进水COD浓度为480～600mg/L，硝态氮浓度为60mg/L，进水碳氮比为8～10的活性污泥系统中，投加叶绿素氧化还原介体能够使活性污泥系统的反硝化速率提高1.37～3.94倍，总氮去除率提高4.47％～
60.71％。叶绿素氧化还原介体强化了低温活性污本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种叶绿素强化低温活性污泥生物反硝化效能的方法，其特征在于，该方法利用天然氧化还原介体叶绿素电子传递的作用，加速了电子供体的电子向电子受体的转移，有效地提高了低温活性污泥系统的反硝化速率和总氮去除率，包括以下操作步骤：1)氧化还原介体投加剂量的确定：确定氧化还原介体叶绿素投加剂量为0.02mmol/L
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0.10mmol/L；2)低温活性污泥的基础驯化：活性污泥采集于市政污水处理厂曝气池的活性污泥，低温条件下，采用间歇式运行方式，向反应器中加入活性污泥和硝酸盐废水，用封口达到缺氧条件，置于恒温震荡箱中反应，其中，活性污泥与硝酸盐废水体积为1:1，污泥浓度为4g/L，排水比为50％，低温条件为13～15℃，溶解氧DO≤0.2mg/L，恒温震荡箱转速为110～120rad/min；反应器共运行3个周期，每周期测定反应器进出水中硝态氮、亚硝态氮和总氮浓度，当活性污泥系统硝态氮和总氮降解稳定后，说明污泥体系稳定，即低温驯化完成；3)低温氧化还原介体的强化驯化：向经基础驯化后的活性污泥系统每周期投加叶绿素氧化还原介体，利用氧化还原介体促进活性污泥系统电子传递的作用，强化低温活性污泥系统的生物反硝化效能，其中氧化还原介体叶绿素投加剂在体系中的浓度为0.02mmol/L
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0.10mmol/L，每周期测定反应器进出水中硝态氮、亚硝态氮和总氮浓度，当活性污泥系统硝态氮和总氮降解稳定后，算一个周期；基本上第一个周期就达到稳定的效果，即对应本...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓燕，王亚宝，张晓晗，耿文念，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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