本發明公開一種基于微生物活性調控單級自養脫氮顆粒污泥反應器性能的方法，通過計算單級自養脫氮顆粒污泥反應器內顆粒污泥好氧氨氧化活性與厭氧氨氧化活性的比值并記為K，判斷反應器內部亞硝化反應與厭氧氨氧化反應的匹配程度，進而通過K值定向精準調控反應器的溶解氧濃度，使單級自養脫氮顆粒污泥反應器實現較好的脫氮性能。本發明原理符合氮轉化規律，體現了準確性和可行性，且操作簡單，可有效提升單級自養脫氮顆粒污泥反應器的脫氮性能。

技術領域

本發明屬于污水處理技術與環境保護技術領域，特別涉及一種基于微生物活性調控單級自養脫氮顆粒污泥反應器性能的方法。

背景技術

隨著經濟的發展，日益加劇的人類活動破壞了自然界原有的物質循環，使得大量氮、磷污染物通過生活污水、工業廢水以及農業廢水等形式進入自然水體，嚴重危害了人類賴以生存的水環境。其中，氮素污染已成為當前急待解決的重大環保課題。

單級自養脫氮工藝是指在同一反應器內實現亞硝化反應與厭氧氨氧化反應耦合，進而實現氨氮至氮氣的轉化。與傳統的硝化-反硝化工藝相比，單級自養脫氮工藝中的部分氨氮首先被好氧氨氧化菌氧化為亞硝氮，生成的亞硝氮與剩余的氨氮再被厭氧氨氧化菌轉化為氮氣。因此，單級自養脫氮工藝不需要外加有機碳源，且可減少約60％的耗氧量，符合廢水處理節能降耗的要求。研究單級自養脫氮工藝有利于實現污水廠向資源、能源型工廠的轉變。

單級自養脫氮工藝中，好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌是主要的功能菌。好氧氨氧化菌屬于好氧菌，而厭氧氨氧化菌屬于厭氧菌(當溶解氧濃度大于0.064mg/L時，其活性受抑制)。已有研究表明，受外部傳質阻力等因素的影響，顆粒污泥內部形成的溶解氧濃度梯度，可同時為好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌提供適宜的生存環境，而顆粒污泥內部的溶解氧濃度與反應器溶解氧濃度相關。因此，如何精準調控反應器的溶解氧濃度以創造適于顆粒污泥內部好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌共存且具有較好自養脫氮性能的微區環境，是實現單級自養脫氮工藝高效穩定運行的關鍵。研究精準調控單級自養脫氮工藝適宜溶解氧濃度的方法，對提高單級自養脫氮工藝的脫氮性能有重要意義。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于微生物活性調控單級自養脫氮顆粒污泥反應器性能的方法，解決現有技術還未實現精準調控單級自養脫氮顆粒污泥反應器適宜溶解氧濃度的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：通過計算單級自養脫氮顆粒污泥反應器內顆粒污泥好氧氨氧化活性與厭氧氨氧化活性的比值并記為K，判斷所述反應器內部亞硝化反應與厭氧氨氧化反應的匹配程度；當K值為1.0～1.5，表明反應器內部發生的亞硝化反應與厭氧氨氧化反應匹配度較好，所述反應器具有良好的自養脫氮能力；當K值為0～1.0 時，提高所述反應器的溶解氧濃度，調整K值至1.0～1.5；當K值大于1.5時，降低所述反應器的溶解氧濃度，調整K值至1.0～1.5。

亞硝化反應：

厭氧氨氧化反應：

單級自養脫氮顆粒污泥的好氧氨氧化活性為顆粒污泥內部好氧氨氧化菌通過部分亞硝化反應轉化氨氮的速率，厭氧氨氧化活性為顆粒污泥內部厭氧氨氧化菌通過厭氧氨氧化反應轉化氨氮的速率。由亞硝化反應與厭氧氨氧化反應的化學反應計量學方程可知，當同一時間內顆粒污泥好氧氨氧化活性與厭氧氨氧化活性的比值K為1.32時，可實現完全自養脫氮。進一步發現，當顆粒污泥好氧氨氧化活性與厭氧氨氧化活性的比值K介于1.0～1.5時，顆粒污泥內部發生的亞硝化反應與厭氧氨氧化反應匹配較好，具有較好的自養脫氮能力。顆粒污泥作為單級自養脫氮顆粒污泥反應器的主要脫氮貢獻者，其脫氮性能的好壞決定了反應器整體的脫氮性能。單級自養脫氮工藝中，顆粒污泥的好氧氨氧化活性和厭氧氨氧化活性受污泥內部溶解氧濃度的影響，而反應器的溶解氧濃度決定了顆粒污泥內部的溶解氧濃度，進而影響反應器內部亞硝化反應與厭氧氨氧化反應的匹配程度。為提升單級自養脫氮顆粒污泥反應器的脫氮效能，需精準調控反應器的溶解氧濃度，創造出適于顆粒污泥內部好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌共存且實現較好自養脫氮的微區環境。