一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 厭氧氨氧化菌是一種新發(fā)現(xiàn)的厭氧自養(yǎng)型細(xì)菌，它能夠?qū)钡蛠喯醯? : 1. 32的比例轉(zhuǎn)化成氮?dú)?。厭氧氨氧化菌具有特殊的?xì)胞結(jié)構(gòu)和生理特征，它的科研價(jià)值和 開(kāi)發(fā)價(jià)值倶佳，倍受生物界和環(huán)境工程界的關(guān)注。
[0003] 傳統(tǒng)的生物脫氮工藝主要包括硝化和反硝化兩個(gè)階段，這兩個(gè)過(guò)程獨(dú)立運(yùn)行，需 要在不同的反應(yīng)構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，硝化階段硝化菌需要大量的氧氣將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝氮，進(jìn) 一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，反硝化階段微生物還原硝酸鹽需要一定的有機(jī)物，而且在處理過(guò)程 中總氮負(fù)荷低，因此傳統(tǒng)的生物脫氮工藝，處理高氨氮廢水難度大，而且浪費(fèi)能量，處理費(fèi) 用高。厭氧氨氧化工藝是厭氧氨氧化菌在缺氧或厭氧的環(huán)境下，以亞硝酸氮為電子受體，以 氨氮為電子供體，將兩者轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程，過(guò)程中不需要投加有機(jī)物，以二氧化碳或碳酸 鹽為碳源，并具有更高的總氮負(fù)荷，節(jié)約了處理成本及占地面積，處理過(guò)程也更環(huán)保，是一 種低能耗生物脫氮的新思路。
[0004] 但是，厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)緩慢，倍增時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)氧敏感，但是氧分壓過(guò)高，厭氧氨氧 化菌的活性或受到抑制。且厭氧氨氧化菌對(duì)銨鹽及亞硝酸鹽基質(zhì)的親和力常數(shù)較低，基質(zhì) 濃度過(guò)高會(huì)抑制其生長(zhǎng)。因此，造成厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)緩慢，較難實(shí)現(xiàn)純種培養(yǎng)，厭氧 氨氧化菌損失率高，其工藝應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，高效的實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌的富集，培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌損失率小，利用水循環(huán)，自動(dòng) 實(shí)現(xiàn)了溫度的均勻化，達(dá)到節(jié)能減排的效果。
[0006] 對(duì)此，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種厭氧氨氧化菌的富集裝置，包括裝置本體，所述裝置本體的上部設(shè)有填料層， 所述填料層的下方為厭氧氨氧化菌的富集區(qū)，所述厭氧氨氧化菌的富集區(qū)設(shè)有加熱裝置； 所述裝置本體的下部設(shè)有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管與外部進(jìn)水系統(tǒng)連接；所述裝置本體在填料 層或填料層以下設(shè)有回流出水管，所述回流出水管與進(jìn)水管連接，所述裝置本體在回流出 水管的上方設(shè)有排水管。
[0008] 采用此技術(shù)方案，在裝置本體的上部設(shè)置填料層，水從底部向上流動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)填料 層，厭氧氨氧化菌受到填料層的阻擋，不會(huì)隨著水流走，停留在填料層的下部，從而使得培 養(yǎng)的厭氧氨氧化菌損失率大大減?。涣硗?，采用內(nèi)部直接對(duì)水進(jìn)行加熱，利用水循環(huán)，自動(dòng) 實(shí)現(xiàn)了溫度的均勻化，達(dá)到節(jié)能減排的效果。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述填料為軟性填料。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)水管通過(guò)進(jìn)水栗與水箱連接。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述回流出水管通過(guò)回流栗與進(jìn)水管連接。采用此技 術(shù)方案，稀釋了進(jìn)水口處氨氮、亞硝酸氮濃度，使反應(yīng)器達(dá)到更高的總氮去除負(fù)荷。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述裝置本體的上部設(shè)有排水口，所述排水口的高度高于回流出 水管的出水口高度。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱裝置為加熱棒，所述加熱棒從裝置本體的頂 部向下穿過(guò)填料層。采用此技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝；采用內(nèi)部直接對(duì)水進(jìn)行加熱，利 用水循環(huán)，達(dá)到節(jié)能減排的效果。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱裝置為設(shè)置在所述裝置本體內(nèi)的電加熱器。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)水管設(shè)在所述裝置本體的底部。采用此技術(shù)方 案，水的回流，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了溫度的均勻化，且水從底部向上回流，使得本裝置沒(méi)有死角的地 方，提高了效率。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料層的高度為所述裝置本體高度的1/4~1/3。 采用此技術(shù)方案，在保證足夠大的富集空間的同時(shí)，減少了厭氧氨氧化菌的流失，實(shí)現(xiàn)了厭 氧氨氧化菌的高效富集。
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述裝置本體為圓筒形，所述裝置本體的頂部開(kāi)口，所 述裝置本體的下部為漏斗形。
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述裝置本體的圓筒直徑為10cm，所述裝置本體的高 度為90cm。
[0019] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料層的高度為30cm。
[0020] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料層頂部與裝置本體的頂部的距離為2~4cm。
[0021] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱裝置的加熱溫度為30~45°C。進(jìn)一步優(yōu)選 的，所述加熱裝置的加熱溫度為35°C。
[0022] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述裝置本體的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。采用此技術(shù)方案，整 個(gè)裝置為透明材質(zhì)，便于觀(guān)察裝置內(nèi)部的情況。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種厭氧氨氧化菌的富集方法，采用如上所述的厭氧氨氧化菌的 富集裝置，包括以下步驟：
[0024] 步驟S1 :在所述厭氧氨氧化菌的富集裝置內(nèi)填料層的下方放入?yún)捬趸钚晕勰嗪?營(yíng)養(yǎng)液，兩者混合，使厭氧氨氧化菌增殖；在填料層填放軟性填料；其中，所述營(yíng)養(yǎng)液為本 領(lǐng)域常規(guī)的營(yíng)養(yǎng)液；
[0025] 步驟S2 :向所述水箱內(nèi)加入營(yíng)養(yǎng)液，開(kāi)啟所述加熱裝置，使反應(yīng)器逐步穩(wěn)定運(yùn)行；
[0026] 步驟S3 :檢測(cè)所述排水管的出水的氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮的濃度變化，當(dāng)出水 亞硝酸氮濃度低于20mg/L時(shí)，提高進(jìn)水的氨氮及亞硝酸氮濃度，使進(jìn)水的氨氮、亞硝酸氮 比例為1 :1. 1~1. 3 ;優(yōu)選的，使進(jìn)水的氨氮、亞硝酸氮比例為1 :1. 2。優(yōu)選的，提高進(jìn)水的 氨氮及亞硝酸氮濃度時(shí)，氨氮濃度每次提升50mg/L;
[0027] 步驟S4 :培養(yǎng)100~150天后，所述厭氧氨氧化菌的富集裝置的底部富集得到沉 降的顆粒厭氧氨氧化污泥。
[0028] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述營(yíng)養(yǎng)液中包含NH/-N和N02 -N，所述NH/-N和 Ν02-Ν的比例為1:1.2。
[0029] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述營(yíng)養(yǎng)液的pH值為7. 5~8. 2。
[0030] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述NH/-N和N02 -N的容積負(fù)荷分別為0. 05~ 0· 9kgNH4+-rV(m3 ·d)、0· 06 ~1. 0kgN02 -NAm3 ·d)。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0032] 第一，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效的實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌的富集，在 裝置本體的上部設(shè)置填料層，一方面對(duì)污泥有很好的截留效果，更有利厭氧氨氧化菌的富 集，使得培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌損失率?。涣硪环矫嫣盍蠈优c污水層分界面處的填料起到載 體作用，有微生物掛膜，增強(qiáng)其處理能力。
[0033] 第二，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在顆粒污泥完全形成前，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生微小氣泡 附著在污泥表面，污泥上浮，在填料下端堆積，堆積污泥可隨回流管路回流至裝置底端，使 反應(yīng)可以持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0034] 第三，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用水的回流，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了溫度的均勻化，且水從 底部向上回流，使得本裝置沒(méi)有死角的地方，提高了效率。
[0035] 第四，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，對(duì)NH/-N和N02 -N有很高的去除效果，在較短的時(shí) 間內(nèi)（150到200天內(nèi)）就表現(xiàn)出很好的處理效果，NH/-N和Ν02_Ν的去除率分別達(dá)到99% 和98%，總氮負(fù)荷達(dá)到1. 5kgTNAm3 ·d)。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 如圖1所示，一種厭氧氨氧化菌的富集裝置，包括裝置本體1，裝置本體1呈圓筒 形，裝置本體1的頂部開(kāi)口，裝置本體1的底部呈漏斗形，裝置本體1的上部設(shè)有軟性填料 層2,用于防止顆粒污泥的流失，裝置本體1的頂部插入一根加熱棒3,加熱棒3穿過(guò)軟性填 料層2,用于控制裝置本體1內(nèi)的水溫，加熱棒3的加熱溫度為35°C。裝置本體1的底部設(shè) 有進(jìn)水管4,進(jìn)水管4經(jīng)進(jìn)水栗9與水箱10連接，在裝置本體1的軟性填料層2處，設(shè)有回 流管路5,回流管路5經(jīng)回流栗6通過(guò)三通7進(jìn)入到進(jìn)水管