短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺启动的首要难点,在于如何在曝气条件下稳定地抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB),同时保持和富集氨氧化菌(AOB)的活性。传统的低氧、高温、高游离氨等抑制NOB的策略,在实际工业废水处理中常因水质波动而失效,导致亚硝酸盐积累率急剧下滑。近年来,一种基于羟胺化学强化抑制NOB的新方法被提出。羟胺是AOB氧化氨氮的中间产物,微摩尔浓度的羟胺对AOB毒性较小,却对NOB具有致命的“自杀性抑制”效应,同时还能刺激AOB加速代谢产亚硝酸盐。这一特性使得羟胺成为一个理想的选择性抑制剂工具。
本研究以两个平行的SBR反应器进行对比试验,接种来自市政污水厂的普通硝化污泥。对照反应器(R1)采用传统的“低DO(0.5-1.0mg/L)+短污泥龄”策略启动短程硝化。试验反应器(R2)在相同条件下,在每次曝气阶段开始时,通过在线蠕动泵精准注入一定量的盐酸羟胺(NH₂OH·HCl)储备液,使得反应器内的初始羟胺浓度维持在1.0-1.5mg N/L的微摩尔浓度水平。每日监测进出水氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐浓度及污泥的SVI和EPS含量。
试验结果呈现出鲜明对比。R1在启动30天后,亚硝酸盐积累率(NAR)仅达到50%左右,NOB活性仍显著存在,出水硝酸盐比例偏高。而R2在投加羟胺后仅3天,出水中的硝酸盐浓度便开始急剧下降,至第8天时,NAR即迅速跃升至90%以上,并在此后的运行中稳定维持在此高水平。定量PCR分析显示,R2污泥中NOB(Nitrospira属)的功能基因nxrB丰度下降了约2个数量级,而AOB(Nitrosomonas属)的amoA基因丰度不仅没有下降,反而上升了约1.5倍。这证实羟胺精准地抑制甚至杀伤了NOB,而AOB则表现出很强的耐受性并从中受益。此方法为PN/A工艺的快速、可靠启动提供了一种简便、高效且可人工调控的化学强化手段,尤其适用于难以实现稳定的低氧运行或进水氨氮浓度不高的场景。
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