直接氨氧化技术

针对现有污水处理工艺存在的技术壁垒，传统硝化反硝化工艺碳源需求量大、厌氧氨氧化工艺控制难等，本技术开展了基于直接氨氧化的新型污水极限深度脱氮处理技术开的，可以好氧条件下实现将氨氮转化为氮气，处理过程中没有硝酸盐和亚硝酸盐的产生，从而实现污水的深度脱氮（在水利停留时间为8h的情况下，出水总氮可以稳定在3.59 mg/L以下）。

目前已经从污水处理厂成功分离了产碱杆菌属g_Alcilgenes，并且在污泥中该菌种的相对丰度随着粉末载体投加量的增加而提高，如图4A所示。通过全基因组测序证明了该菌种具有完整的直接氨氧化基因（dnfABC），可实现从氨氮到羟胺再到氮气的直接转化（图4B和C），相较于传统硝化反硝化脱氮工艺，该直接氨氧化工艺可以在不补充碳源的情况下，节省67.5%的曝气能耗。将富集培养后的产碱杆菌复合菌液（TJ20菌液）通过侧流投加的方式补充至主流AAO反应器中，发现总氮（TN）去除性能显著降低并最终稳定在3.59 mg/L（图4D）；并且与对照组（不加TJ20菌液）相比，硝酸盐积累量显著降低（图1E和F ），是导致直接氨氧化工艺具有较好脱氮性能的原因。但是该菌液投加至主流反应器后与土著微生物群落的生存竞争性不足，难以维持优势菌种的稳定性，并且定向富集的产碱杆菌属微生物絮体易随着出水流失，从而阻碍了该工艺在实际应用和推广。

本技术通过与好氧颗粒污泥极速成粒技术的耦合，向生化单元中投加一定浓度的造粒试剂，污泥的快速颗粒化周期可以缩短至2 d，系统的脱氮性能可以同步提升40%以上。因此，将直接氨氧化工艺与快速好氧颗粒污泥技术耦合可以原位实现污水处理厂的极限深度脱氮，解决污水处理行业乃至绿色低碳循环经济的关键技术问题，填补国内外相关领域的技术空白，助力污水处理行业绿色低碳可持续发展。