一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環境生物技術領域，尤其涉及一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法。【背景技術】
[0002] 厭氧氨氧化菌是一種新發現的厭氧自養型細菌，它能夠將氨氮和亞硝氮按1 : 1. 32的比例轉化成氮氣。厭氧氨氧化菌具有特殊的細胞結構和生理特征，它的科研價值和 開發價值倶佳，倍受生物界和環境工程界的關注。
[0003] 傳統的生物脫氮工藝主要包括硝化和反硝化兩個階段，這兩個過程獨立運行，需 要在不同的反應構筑物內進行，硝化階段硝化菌需要大量的氧氣將氨氮轉化為亞硝氮，進 一步轉化為硝酸鹽氮，反硝化階段微生物還原硝酸鹽需要一定的有機物，而且在處理過程 中總氮負荷低，因此傳統的生物脫氮工藝，處理高氨氮廢水難度大，而且浪費能量，處理費 用高。厭氧氨氧化工藝是厭氧氨氧化菌在缺氧或厭氧的環境下，以亞硝酸氮為電子受體，以 氨氮為電子供體，將兩者轉化為氮氣的過程，過程中不需要投加有機物，以二氧化碳或碳酸 鹽為碳源，并具有更高的總氮負荷，節約了處理成本及占地面積，處理過程也更環保，是一 種低能耗生物脫氮的新思路。
[0004] 但是，厭氧氨氧化菌生長緩慢，倍增時間長，對氧敏感，但是氧分壓過高，厭氧氨氧 化菌的活性或受到抑制。且厭氧氨氧化菌對銨鹽及亞硝酸鹽基質的親和力常數較低，基質 濃度過高會抑制其生長。因此，造成厭氧氨氧化反應器啟動緩慢，較難實現純種培養，厭氧 氨氧化菌損失率高，其工藝應用受到限制。
【發明內容】
[0005] 針對以上技術問題，本發明提供了一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及方法，結構簡 單，高效的實現了厭氧氨氧化菌的富集，培養的厭氧氨氧化菌損失率小，利用水循環，自動 實現了溫度的均勻化，達到節能減排的效果。
[0006] 對此，本發明的技術方案為：
[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有填料層， 所述填料層的下方為厭氧氨氧化菌的富集區，所述厭氧氨氧化菌的富集區設有加熱裝置； 所述裝置本體的下部設有進水管，所述進水管與外部進水系統連接；所述裝置本體在填料 層或填料層以下設有回流出水管，所述回流出水管與進水管連接，所述裝置本體在回流出 水管的上方設有排水管。
[0008] 采用此技術方案，在裝置本體的上部設置填料層，水從底部向上流動時經過填料 層，厭氧氨氧化菌受到填料層的阻擋，不會隨著水流走，停留在填料層的下部，從而使得培 養的厭氧氨氧化菌損失率大大減小；另外，采用內部直接對水進行加熱，利用水循環，自動 實現了溫度的均勻化，達到節能減排的效果。
[0009] 進一步優選的，所述填料為軟性填料。
[0010] 作為本發明的進一步改進，所述進水管通過進水栗與水箱連接。
[0011] 作為本發明的進一步改進，所述回流出水管通過回流栗與進水管連接。采用此技 術方案，稀釋了進水口處氨氮、亞硝酸氮濃度，使反應器達到更高的總氮去除負荷。
[0012] 進一步優選的，所述裝置本體的上部設有排水口，所述排水口的高度高于回流出 水管的出水口高度。
[0013] 作為本發明的進一步改進，所述加熱裝置為加熱棒，所述加熱棒從裝置本體的頂 部向下穿過填料層。采用此技術方案，結構簡單，便于安裝；采用內部直接對水進行加熱，利 用水循環，達到節能減排的效果。
[0014] 作為本發明的進一步改進，所述加熱裝置為設置在所述裝置本體內的電加熱器。
[0015] 作為本發明的進一步改進，所述進水管設在所述裝置本體的底部。采用此技術方 案，水的回流，自動實現了溫度的均勻化，且水從底部向上回流，使得本裝置沒有死角的地 方，提高了效率。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述填料層的高度為所述裝置本體高度的1/4~1/3。 采用此技術方案，在保證足夠大的富集空間的同時，減少了厭氧氨氧化菌的流失，實現了厭 氧氨氧化菌的高效富集。
[0017] 作為本發明的進一步改進，所述裝置本體為圓筒形，所述裝置本體的頂部開口，所 述裝置本體的下部為漏斗形。
[0018] 作為本發明的進一步改進，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] 作為本發明的進一步改進，所述填料層的高度為30cm。
[0020] 作為本發明的進一步改進，所述填料層頂部與裝置本體的頂部的距離為2~4cm。
[0021] 作為本發明的進一步改進，所述加熱裝置的加熱溫度為30~45°C。進一步優選 的，所述加熱裝置的加熱溫度為35°C。
[0022] 作為本發明的進一步改進，所述裝置本體的材質為有機玻璃。采用此技術方案，整 個裝置為透明材質，便于觀察裝置內部的情況。
[0023] 本發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填料層的下方放入厭氧活性污泥和 營養液，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，所述營養液為本 領域常規的營養液；
[0025] 步驟S2 :向所述水箱內加入營養液，開啟所述加熱裝置，使反應器逐步穩定運行；
[0026] 步驟S3 :檢測所述排水管的出水的氨氮、亞硝酸氮及硝酸氮的濃度變化，當出水 亞硝酸氮濃度低于20mg/L時，提高進水的氨氮及亞硝酸氮濃度，使進水的氨氮、亞硝酸氮 比例為1 :1. 1~1. 3 ;優選的，使進水的氨氮、亞硝酸氮比例為1 :1. 2。優選的，提高進水的 氨氮及亞硝酸氮濃度時，氨氮濃度每次提升50mg/L;
[0027] 步驟S4 :培養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] 作為本發明的進一步改進，所述營養液中包含NH/-N和N02 -N，所述NH/-N和 Ν02-Ν的比例為1:1.2。
[0029] 作為本發明的進一步改進，所述營養液的pH值為7. 5~8. 2。
[0030] 作為本發明的進一步改進，所述NH/-N和N02 -N的容積負荷分別為0. 05~ 0· 9kgNH4+-rV(m3 ·d)、0· 06 ~1. 0kgN02 -NAm3 ·d)。
[0031] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0032] 第一，采用本發明的技術方案，結構簡單，高效的實現了厭氧氨氧化菌的富集，在 裝置本體的上部設置填料層，一方面對污泥有很好的截留效果，更有利厭氧氨氧化菌的富 集，使得培養的厭氧氨氧化菌損失率小；另一方面填料層與污水層分界面處的填料起到載 體作用，有微生物掛膜，增強其處理能力。
[0033] 第二，采用本發明的技術方案，在顆粒污泥完全形成前，反應過程中產生微小氣泡 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 反應可以持續穩定運行。
[0034] 第三，采用本發明的技術方案，利用水的回流，自動實現了溫度的均勻化，且水從 底部向上回流，使得本裝置沒有死角的地方，提高了效率。
[0035] 第四，采用本發明的技術方案，對NH/-N和N02 -N有很高的去除效果，在較短的時 間內（150到200天內）就表現出很好的處理效果，NH/-N和Ν02_Ν的去除率分別達到99% 和98%，總氮負荷達到1. 5kgTNAm3 ·d)。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明一種實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖，對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明。
[0038] 實施例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的頂部開口，裝置本體1的底部呈漏斗形，裝置本體1的上部設有軟性填料 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穿過軟性填 料層2,用于控制裝置本體1內的水溫，加熱棒3的加熱溫度為35°C。裝置本體1的底部設 有進水管4,進水管4經進水栗9與水箱10連接，在裝置本體1的軟性填料層2處，設有回 流管路5,回流管路5經回流栗6通過三通7進入到進水管