一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，屬于厭氧氨氧化脫氮工藝領域。一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，將電場作用于含有厭氧氨氧化細菌的反應器，其中，電場強度為1～4V/cm，電場的作用方式為間歇式作用，所述間歇式作用方式為電場作用時間和間歇時間均為3h、6h或12h，電場作用時間為12h/24h。本發(fā)明中使用的方法簡單，材料廉價易得，非常適合環(huán)境微生物及其環(huán)境保護行業(yè)的廣泛應用，并有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，屬于厭氧氨氧化脫氮工藝領域。
【背景技術】
[0002]厭氧氨氧化工藝是一種新型的脫氮工藝，它具有節(jié)能、產(chǎn)泥少等優(yōu)點。但是，由于其菌群倍增時間長、生長條件嚴格、啟動緩慢等缺點一直難以工業(yè)應用。因此，選用合適的方法強化厭氧氨氧化細菌活性來快速啟動厭氧氨氧化反應器或者提高厭氧氨氧化反應器脫氮效率是研究重點。目前，已經(jīng)有研究者發(fā)現(xiàn)，一定范圍的超聲、磁場等物理場強在合適的作用時間下都能夠增強厭氧氨氧化細菌的活性。但是這幾種方法都存在場強的施加過程比較復雜，且運行成本較高，不適合大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，提供一種更具應用前景的提高厭氧氨氧化細菌反應器脫氮效率的方法，相比起超聲和磁場，電場是一種更加成熟、簡單的技術。
[0004]一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，將電場作用于含有厭氧氨氧化細菌的反應器，其中，電場強度為I~4V/cm，電場的作用方式為間歇式作用，所述間歇式作用方式為電場作用時間和間 歇時間相同，均為3h、6h或12h,電場作用時間為12h/24h。
[0005]上述技術方案中，所述反應器為現(xiàn)有技術中為本領域技術人員所知的可以用于厭氧氨氧化反應的反應器，如流化床反應器、固定床反應器、生物膜反應器、序批式反應器、氣提式反應器等。
[0006]上述技術方案中，所述“間歇式作用”為恒定電場連續(xù)作用一定時間(電場作用時間)后，停止作用一定時間(間歇時間)，如此重復進行；所述“電場作用時間為12h/24h”指每24小時內(nèi)電場作用時間的總和為12小時。
[0007]上述技術方案中，優(yōu)選所述電場強度為lV/cm、2V/cm、4V/cm,最優(yōu)選為2V/cm。
[0008]本發(fā)明所述通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法優(yōu)選所述間歇式作用方式為電場作用時間和間歇時間均為6小時。
[0009]本發(fā)明提供的方法與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0010](I)本發(fā)明提供了一種全新的方法可以用于增強厭氧氨氧化細菌反應器微生物活性。
[0011](2)本發(fā)明使用的技術極大的提升了厭氧氨氧化細菌反應器的脫氮效率，增長率接近43%。并提供了兩個外加電場影響厭氧氨氧化細菌活性的關鍵因素即最佳電場強度和最佳連續(xù)脈沖作用時間，為以后的學術研究和工業(yè)應用提供了極大的便利條件。
[0012](3)本發(fā)明中使用的方法簡單，材料廉價易得，非常適合環(huán)境微生物及其環(huán)境保護行業(yè)的廣泛應用，并有利于工業(yè)化生產(chǎn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為連續(xù)實驗的電場反應器裝置簡圖，其中，附圖標記如下:1，直流穩(wěn)壓電源；2，進水口 ；3，出水口 ；4，反應器；5，電場陽極極板；6，電場陰極極板。
[0014]圖2為連續(xù)實驗反應器效果圖；其中，a為不同作用時間下NH4+-N去除效率比較，b為Ν02_-Ν去除效率比較，c為Ν03_-Ν去除效率比較，d為TN去除效率比較；電場反應器電場強度為2V/cm。Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。
[0015]圖3為連續(xù)反應器電場作用下不同作用時間段實時定量基因擴增熒光檢測(QPCR)結果圖。其中，Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。
[0016]圖4為連續(xù)反應器電場作用下不同作用時間段粗酶肼脫氫酶活性圖。其中，Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。
[0017]圖5為連續(xù)反應器在最佳電場強度和最佳作用時間條件下長期穩(wěn)定運行反應器效果圖；其中，a為不同作用時間下NH4+-N去除效率比較，b為Ν02_-Ν去除效率比較，c為Ν03_-Ν去除效率比較，d為TN去除效率比較；電場反應器電場強度為2V/cm。Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。
[0018]圖6為連續(xù)反應器在最佳電場強度和最佳作用時間條件下長期穩(wěn)定運行QPCR結果圖。其中，Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。
[0019]圖7為連續(xù)反應器在最佳電場強度和最佳作用時間條件下長期穩(wěn)定運行不同時間段粗酶肼脫氫酶活性圖。其中，Rl為不加電場反應器，R2為電場反應器。，
【具體實施方式】
[0020]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0021]下述實施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0022]下述實施例中所用反應器4均為柱形上流式厭氧污泥床反應器。反應器4采用柱形有機玻璃管加工而成，內(nèi)徑為45_、高320_。反應器4采用底部設有進水口 2，頂部設有出水口 3，進水口 2和出水口 3的直徑均為10mm。本實施例的電場陽極極板5和電場陰極極板6均為高35cm、寬1cm的石墨板,將反應器4至于兩個石墨板中間，板間間距為5cm,實驗電場輸出所采用的電源為美國安捷倫公司生產(chǎn)的型號為Agilent E3620A的直流穩(wěn)壓電源。
[0023]實施例1~3
[0024]采用兩個相同的反應器，在其中一個反應器外部施加恒定電場(R2)，另外一個作為控制實驗反應器(Rl)進行比較。兩個反應器有效體積均為500ml，各投加厭氧氨氧化濕污泥50g(MLVSS為4920mg/l)，兩個反應器進水均采用完全相同的實驗室模擬廢水，模擬廢水中氨氮濃度為180mg/L以硫酸銨形式加入，亞硝氮濃度為220mg/L以亞硝酸鈉形式加入，大量兀素及微量兀素濃度見表1和表2。實驗米用間歇電場作用，電場作用時間為12h/24h,在一個周期內(nèi)，電場作用時間和間歇時間相同，分別為3h、6h、12h,具體操作如表3。通過實驗發(fā)現(xiàn)當一個周期內(nèi)電場作用時間和間歇時間均為6h時，反應器活性最好，厭氧氨氧化細菌活性大概提高了 27%，并伴隨著粗酶肼脫氫酶酶活，血紅素c濃度，QPCR等結果的變化，同時增大或減少連續(xù)作用時間和間歇周期厭氧氨氧化反應器脫氮效率均會降低，反應器的菌群性能參數(shù)如表4。
[0025]表1
[0026]
【權利要求】
1.一種通過電場強化厭氧氨氧化細菌活性方法，其特征在于:將電場作用于含有厭氧氨氧化細菌的反應器， 其中，電場強度為I~4V/cm，電場的作用方式為間歇式作用，所述間歇式作用方式為電場作用時間和間歇時間相同，均為3h、6h或12h，電場作用時間為12h/24h。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述電場強度為lV/Cm、2V/Cm、4V/Cm。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于:所述電場強度為2V/cm。
4.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的方法，其特征在于:所述間歇式作用方式為電場作用時間和間歇時間 均為6h。
【文檔編號】C12N13/00GK104031905SQ201410290653
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】喬森, 尹鑫, 周集體, 金若菲 申請人:大連理工大學