源分离尿液原位菌藻短程硝化系统及其构建方法和应用

本发明属于污水资源化生物处理工艺，涉及一种源分离尿液原位菌藻短程硝化系统及其构建方法和应用。背景技术：：：1、城市生活污水中尿液是重要的氮、磷来源，分别占生活污水负荷的80％和50％，而其体积不到生活污水体积的1％。常规生物脱氮技术如活性污泥法在处理尿液这种高氨氮废水时存在反硝化过程碳源不足、效率低和能耗高等问题。与之相比菌藻短程硝化系统既可以减少机械曝气费用、氧化亚氮和剩余污泥的排放，还可以收获微藻生物质，间接实现废水处理资源化利用。因此，基于源分离尿液的原位菌藻短程硝化系统被认为是低碳、高效且环境可持续性的尿液处理技术。2、菌藻系统的短程硝化过程可能极其复杂，涉及藻类与细菌、氨氧化细菌(aob)与亚硝酸氧化细菌(nob)之间的多重相互作用(捕食、竞争、寄生和共生)。目前许多研究一方面集中在理解菌藻共生系统中微藻和细菌之间相互作用的机理，另一方面正在探索不同的操作条件(如光照、水力停留时间(hrt)、ph值等)对系统性能的影响，以改善短程硝化和优化生物质产量。例如zhi等人研究表明在污泥停留时间(srt)为10d的序批式光生物反应器(psbr)中，藻菌聚集体的no2-n积累量最高(zhi mei,zhao yiying,zeng xinyu etal.filamentous cyanobacteria and hydrophobic protein in extracellularpolymeric substances facilitate algae-bacteria aggregation during partialnitrification[j].international journal of biological macromolecules,2023,251:126379.)。除srt外反应器的设计同样至关重要，由于psbr可以进行光暗交替操作，在光照期，光合作用促进微藻生长同时产氧刺激aob生长；在黑暗期，溶解氧(do)被微生物活动和藻类呼吸迅速消耗，促进反硝化作用。例如，wang等人采用psbr处理厌氧猪粪浓缩液，系统内交替的高游离氨(fa)、高游离亚硝酸(fna)浓度和低do浓度有利于aob活性，最大硝化速率为5.6mg/(l h)(wang meng,yang han,ergas sarina j,et al.a novel shortcutnitrogen removal process using an algal-bacterial consortiumin a photo-sequencing batch reactor(psbr)[j].water research,2015,87:38-48.)。在另一项研究中利用菌藻共生构建的光折流板反应器在350天内实现了长期稳定的短程硝化作用(watari takahiro,fukushima yoshiki,miwa toru,et al.development of a photo-baffled reactor for microalgae-nitrifying bacteria consortia:achieving long-term,stable partial nitrification[j].journal of environmental chemicalengineering,2021,9(5):106082.)，但并没有探究抑制nob活性的机理且没有在实际废水中进行验证。此前，发明人所在课题组的在先申请的中国专利zl 2019101959140公开了一种利用高光强实现短程硝化反硝化的方法，该方法在污水通入污泥，置于光照强度≥1000μmol m-2s-1的高光强下进行照射，使得nob得到抑制，随后进行硝化反应。此外，发明人所在课题组的另一项中国专利2023103927051将菌藻共生与短程硝化联用处理实际尿液，该方法通过逐步增加进水nh4+-n以增强菌藻细胞适应性实现了系统高nar，但存在短程硝化启动时间过长，系统不稳定的缺点。技术实现思路1、针对现有的在反应器运行过程中系统的内部参数控制不明晰造成原位菌藻短程硝化系统启动慢且不稳定的问题，本发明提供一种启动时间短且稳定维持的源分离尿液原位菌藻短程硝化系统及其构建方法和应用。该方法通过在水解尿液中接种活性污泥，给予正常光照(光强3000lux)实现原位菌藻富集的同时快速启动短程硝化，具有更稳定、更高效的特点，同步实现了原位菌藻的培养和氮磷的高效去除。2、本发明的技术方案如下：3、源分离尿液原位菌藻短程硝化系统的构建方法，在稀释的水解尿液中接种硝化活性污泥并施以光照，构建源分离尿液原位菌藻短程硝化系统，所述的稀释的水解尿液中，0.10mg/l≤fa浓度≤10.00mg/l。4、进一步地，所述的水解尿液为将尿液在室温下静置水解50天以上的尿液。5、本发明控制稀释的水解尿液中的fa浓度为0.10mg/l～10.00mg/l，该浓度范围下既可以有效抑制nob，同时保留aob活性。6、进一步地，构建的具体步骤如下：在稀释的水解尿液中接种硝化活性污泥，然后在光照摇床中富集原位菌藻，观察到活性污泥变为绿色即为成功富集原位菌藻，光照摇床参数设置为：光暗比14h：10h，光强3000lux，温度25.0±2.0℃，转速100rmp～260rmp。7、进一步地，将富集的原位菌藻继续接种于稀释的水解尿液中并连续培养5个周期以上，以保证其活性稳定且获得足够生物量。8、本发明提供上述构建方法构建的源分离尿液原位菌藻短程硝化系统。9、本发明还提供上述源分离尿液原位菌藻短程硝化系统在处理实际尿液中的应用。10、进一步地，具体应用方法为：在源分离尿液原位菌藻短程硝化系统中通过透析缓释技术通入稀释的水解尿液，采用sbr方式运行。11、进一步地，源分离尿液原位菌藻的初始接种浓度为0.2g/l～1.3g/l。12、进一步地，sbr方式分为透析进水、运行、沉降三个阶段，各阶段的固定参数为：光暗比14h：10h，光强3300lux，温度25.0±2.0℃，转速125rpm，不提供曝气，水力停留时间为2～4天。13、进一步地，透析缓释技术通入稀释的水解尿液的具体方法为：先将透析袋煮沸以去除细菌和真菌等微生物和制造过程中的化学残留物，然后通过洁净的透析袋缓释通入稀释的水解尿液，透析袋的截留分子量为300da。14、与现有技术相比，本发明具有以下优点：15、本发明利用稀释的水解尿液中富集的原位菌藻成功建立了短程硝化系统，具有更好的稳定性和更强的环境耐受性。原位菌藻短程硝化体系处理污水可以利用藻类提供光合作用所需要的氧气，进一步减少反应系统的曝气量，而且细菌所释放的co2还可以为微藻提供碳源，藻类后续的生物质生产潜力，使得该种新型污水高效低能耗的快速脱氮的方法，更加绿色环保可持续，具有工程应用的潜力。当前第1页12当前第1页12