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生態(tài)環(huán)保產業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和各行各業(yè)高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產力，正成為推動產業(yè)向前發(fā)展的核心動力。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產業(yè)的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快人工智能、新材料、生物技術等高科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術
2024-J-7
高氨氮工業(yè)廢水厭氧氨氧化高效脫氮與穩(wěn)定運行關鍵技術
申報單位
杭州師范大學、浙江沃樂科技股份有限公司、浙江工業(yè)大學
推薦單位
浙江省環(huán)保產業(yè)協(xié)會
適用范圍
本項目技術適用于光伏能源、芯片半導體、PCB面板、合成生物、污泥消化、垃圾填埋、食品加工、石油化工、醫(yī)藥化工、金屬冶煉和畜禽養(yǎng)殖等行業(yè)的各類高氨氮廢水的生物處理，最高耐受進水NH4+-N濃度可達 5500mg/L，可解決厭氧氨氧化工藝菌源缺乏、活性差、污泥保藏、復壯和擴培困難以及穩(wěn)定運行難等問題。
工藝路線
本技術工藝步驟如下：
1.污泥擴培：采用外源胞外聚合物作為厭氧氨氧化顆粒污泥的保藏保護劑，探明高品質顆粒污泥的最佳保藏溫度、保護劑和激活方式；根據厭氧氨氧化反應運行過程中底物變化情況，正、反向切換厭氧氨氧化功能，獲得高品質顆粒污泥的保藏、復壯與功能菌群可逆化的擴培方法，以經濟實用方式實現(xiàn)顆粒物性最優(yōu)保留、生物活性快速恢復與顆粒污泥原位增產。
2.強化污泥抗逆性：根據厭氧氨氧化系統(tǒng)在低溫、高鹽、氟離子以及重金屬脅迫下的響應機制與抗性特征，以二甲基亞砜和海藻糖作為保護劑來提高厭氧氨氧化顆粒污泥低溫的耐受能力，以乙二胺四乙酸(EDTA)淋洗減弱金屬平衡系數，添加具有光活性和生物相容性的硒摻雜碳量子點，解決了光抑制問題，克服了實際工況和復雜水質條件下厭氧氨氧化脫氮技術不穩(wěn)定、恢復慢的應用瓶頸。
3.污泥活性快速監(jiān)測：獲取厭氧氨氧化污泥菌群在光照、低溫、抗生素、重金屬等逆境脅迫下代謝產物的各類光譜指紋數據，組合分子光譜、分子對接與動力學模擬技術建立逆境脅迫下顆粒污泥反應器性能監(jiān)測和診斷方法，實現(xiàn)水質波動時性能響應的精確預警和多因子聯(lián)合抑制的智能調控，保障厭氧氨氧化工程化裝置的穩(wěn)定運行。
技術特點
1.厭氧氨氧化污泥的保藏、復壯和擴培：新型保護劑的開發(fā)，能夠在長達 50 天時間內仍保存顆粒污泥完整性和新陳代謝潛力；結合梯度基質提升技術，可使 4℃保藏后顆粒污泥的比厭氧氨氧化活性在 8 天后恢復，系統(tǒng)脫氮性能在 4 天后恢復；功能微生物反向轉化的能力，保藏污泥體積與保護劑的體積之比為1:0.5——2，保護劑投加量少，無需頻繁替換保護劑，節(jié)約成本和能源。
2.厭氧氨氧化污泥抗逆性的系統(tǒng)強化：二甲亞砜和海藻糖為保護劑的污泥耐冷，在不改變微生物菌群結構和功能微生物相對豐度的前提下，于低溫下維持高厭氧氨氧化活性、基于 EDTA 清洗和生物強化的污泥耐毒，具有處理效果較優(yōu)秀、低經濟成本、操作便捷等優(yōu)點；基于碳量子點保護的污泥耐光等抗逆性的強化方法，克服了實際工況和復雜水質條件下厭氧氨氧化脫氮技術不穩(wěn)定、恢復慢的應用瓶頸。
3.厭氧氨氧化顆粒污泥活性在線監(jiān)測與反應器預警：本技術耦合多種逆境下微生物代謝產物的熒光、紅外等光譜指紋，能夠實時反饋脫氮裝置內污泥代謝活性；能定量出水蛋白類熒光組分與污泥活性間的關系，能夠對反應器的性能惡化做出預警，靈敏度高，解決傳統(tǒng)污水生物處理過程無法即時反饋系統(tǒng)中微生物的活性和代謝狀態(tài)的問題。
應用效果
1.研發(fā)的污泥保藏方法可將顆粒污泥的比厭氧氨氧化活性維持在33.4%，氮負荷梯度提升的活性復壯方法可將系統(tǒng)的脫氮效率穩(wěn)定提升至90.6%，污泥擴培方法可實現(xiàn)菌群功能在硫自養(yǎng)和厭氧氨氧化間的可逆高效轉換，轉換后的厭氧氨氧化活性達1.6 kg N m-3·d-1，解決了菌源短缺、工程化裝置啟動慢等難題。
2. 研發(fā)的脈沖式馴化技術和生物強化技術，可使厭氧氨氧化裝置在低溫脅迫、高鹽脅迫、F-脅迫、重金屬脅迫及土霉素脅迫時，均能達到良好的脫氮速率，有效實現(xiàn)厭氧氨氧化污泥抗逆性的系統(tǒng)增強，解決了厭氧氨氧化系統(tǒng)菌群活性差、穩(wěn)定運行的技術難題。
3.研發(fā)的三維熒光光譜分析技術應用于厭氧氨氧化顆粒污泥活性監(jiān)測，可靈敏捕捉污泥在抑制物脅迫下其代謝產物類型和相對含量的變化特征，解決了逆境脅迫下顆粒污泥反應器運行狀態(tài)判定滯后的難題。
應用案例
江蘇潤陽世紀光伏科技有限公司8GW高效PERC太陽能電池生產項目廢水工程
合肥大恒智慧能源科技有限公司5GW TOPCON高效太陽能電池片項目工程
申報單位聯(lián)系信息
單位名稱：浙江沃樂科技有限公司
單位地址：杭州市余杭區(qū)倉前街道倉興街397號18幢5層
聯(lián)系人：汪庭薇
原標題：環(huán)保新質生產力 | 高氨氮工業(yè)廢水厭氧氨氧化高效脫氮與穩(wěn)定運行關鍵技術
