公布日：2023.03.28
申請日：2022.11.22
分類號：C02F3/34(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C12N1/20(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C12R1/01(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種富集氨氧化細菌的方法，屬于污水處理技術領域。本發明采用SBR反應器富集AOB，針對氨氮濃度高的廢水，逐漸提高微生物氨氮負荷，并采用以無機鹽為主要成分的培養液，不投加其他碳源，步驟較簡單，使污泥中的原生動物、后生動物、真菌和異養菌的生長受到明顯抑制，有利于AOB成為活性污泥種群中的優勢菌種，并耐受越來越高的氨氮濃度。
權利要求書
1.富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將接種污泥加入自來水稀釋后接入反應器；(2)向反應器中通入人工模擬廢水，并按照先后進水、曝氣、沉淀、排水、停滯的方式作為1個工作周期來運行反應器；曝氣過程中，利用轉子流量計控制DO濃度為0.5-1mg/L；當反應器出水的氨氮濃度低于1mg/L且穩定運行5天后，將人工模擬廢水的氨氮濃度提高100mg/L，當反應器出水的氨氮濃度再次低于1mg/L且穩定運行5天后，再次提高人工模擬廢水的氨氮濃度，每次提高100mg/L，如此反復，直至人工模擬廢水的氨氮濃度從100mg/L提高至500mg/L；(3)待最后一個工作周期運行結束，反應器內的污泥即為富集了AOB的污泥；所述反應器，是圓柱形序批式反應器，反應器外層裝有保溫層，反應器底部設有曝氣盤。
2.根據權利要求1所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，按照進水60min、曝氣260min、沉淀30min、排水5min、停滯5min作為1個工作周期。
3.根據權利要求1或2所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，所述反應器，是高40cm、內徑14cm的圓柱形序批式反應器，反應器有效容積5L，工作容積4L；反應器外層裝有保溫層，以維持水溫為28-30℃，反應器底部設有曝氣盤。
4.根據權利要求3所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，步驟(1)將接種污泥加入自來水稀釋后接入反應器，使反應器中初始混合液懸浮固體質量濃度為2000mg/L。
5.根據權利要求1所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，步驟(1)接種污泥取自污水處理廠的曝氣池。
6.根據權利要求3所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，步驟(2)向反應器中通入人工模擬廢水，進水速度為16.67mL/min，出水速度為200mL/min。
7.根據權利要求3所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，人工模擬廢水的配方是：氨氮濃度100mg/L～500mg/L，KH2PO464mg/L，K2HPO464mg/L，NaHCO36g/L，微量元素液2mL/L，pH值為7.8±0.2；微量元素液的成分：ZnSO4·7H2O0.55g/L，MnCl2·4H2O1.275g/L，CoCl2·6H2O0.4g/L，CuSO4·5H2O0.4g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L，FeCl3·6H2O1.25g/L，Na2MoO4·2H2O0.05g/L，CaCl2·2H2O1.375g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L。
8.根據權利要求3所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，步驟(2)排水比為25％。9.根據權利要求1所述的富集氨氧化細菌的方法，其特征在于，所述氨氧化細菌包括亞硝化單胞菌(Nitrosomonas)。10.廢水脫氮方法，其特征在于，應用權利要求1～9任一所述方法富集氨氧化細菌，然后，將富集得到的氨氧化細菌污泥用于處理廢水。
發明內容
現有一些富集AOB的方法存在耗氧量大、富集效果不好，富集得到的污泥還無法用于處理高氨氮廢水的問題。
本發明提供了一種用于富集AOB的反應器，是高40cm、內徑14cm的圓柱形序批式反應器(Sequencingbatchreactor，SBR)，反應器有效容積5L，工作容積4L；反應器外層裝有保溫層，以維持水溫為28-30℃，反應器底部設有曝氣盤，利用轉子流量計控制DO濃度為0.5-1.0mg/L。
本發明提供了應用所述用于富集AOB的反應器來富集AOB的方法，包括以下步驟：
(1)將接種污泥加入自來水稀釋后接入反應器；
(2)向反應器中通入人工模擬廢水，進水60min、曝氣260min、沉淀30min、排水5min、停滯5min作為1個工作周期；曝氣過程中，利用轉子流量計控制DO濃度為0.5-1mg/L；
當反應器出水的氨氮濃度低于1mg/L且穩定運行5天后，將人工模擬廢水的氨氮濃度提高100mg/L，當反應器出水的氨氮濃度再次低于1mg/L且穩定運行5天后，再次提高人工模擬廢水的氨氮濃度，如此反復，在90天內，將人工模擬廢水的氨氮濃度從100mg/L逐步梯度提高至500mg/L；
(3)90天后，待最后一個工作周期運行結束，反應器內的污泥即為富集了AOB的污泥。
在本發明的一種實施方式中，步驟(1)將接種污泥加入自來水稀釋后接入反應器，使反應器中初始混合液懸浮固體(MLSS)質量濃度為2000mg/L。
在本發明的一種實施方式中，步驟(1)接種污泥取自污水處理廠的曝氣池。
在本發明的一種實施方式中，步驟(2)向反應器中通入人工模擬廢水，進水速度為16.67mL/min，出水速度為200mL/min。
在本發明的一種實施方式中，步驟(2)排水比為25％。
在本發明的一種實施方式中，步驟(2)每次提高人工模擬廢水的氨氮濃度時，提高100mg/L。
在本發明的一種實施方式中，人工模擬廢水的pH值為7.8±0.2。
在本發明的一種實施方式中，人工模擬廢水的配方是：氨氮濃度100mg/L～500mg/L，KH2PO464mg/L，K2HPO464mg/L，NaHCO36g/L，微量元素液2mL/L，pH值為7.8±0.2；微量元素液成分如下所示：ZnSO4·7H2O0.55g/L，MnCl2·4H2O1.275g/L，CoCl2·6H2O0.4g/L，CuSO4·5H2O0.4g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L，FeCl3·6H2O1.25g/L，Na2MoO4·2H2O0.05g/L，CaCl2·2H2O1.375g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L。
所述逐漸提高進水氨氮濃度的方法是，當反應器出水氨氮濃度低于1mg/L時，且穩定運行5天之后，進水氨氮濃度每次提高100mg/L。
本發明對富集AOB污泥的方法進行了設計，考察了其對氨氮的轉化效果，并對富集過程中的氨氧化速率(Ammoniaoxidationrate，AOR)、比氨氧化速率(Specificammoniaoxidationrate，SAOR)亞硝酸鹽積累率(Nitriteaccumulationrate，NAR)、硝酸鹽積累率(Nitrateaccumulationrate，NIR)和群落結構進行了定量分析，為活性污泥中快速富集AOB提供參考。該工藝具有AOR高、NAR高的特征，可與Anammox等短程脫氮工藝耦合，符合當前綠色低耗的發展方向。
本發明采用SBR反應器富集AOB，針對氨氮濃度高的廢水，通過逐漸提高微生物氨氮負荷的方法，采用以無機鹽為主要成分的培養液，不投加其他碳源，步驟較簡單，使污泥中的原生動物、后生動物、真菌和異養菌的生長受到明顯抑制，有利于AOB成為活性污泥種群中的優勢菌種，并耐受越來越高的氨氮濃度，最終達到處理濃度高達500mg/L的氨氮污水，使出水中的氨氮濃度降到1mg/L以下，氨氮去除效率達98％以上。
本發明所培養的AOB優勢菌種為亞硝化單胞菌(Nitrosomonas)，微生物測序結果顯示：AOB豐度占活性污泥微生物的38.65％。本發明富集的AOB不僅可以用于處理低濃度的氨氮廢水，而且能夠高效快速處理高濃度氨氮廢水，具有廣闊的市場應用前景。
本發明用于富集AOB的反應器利用保溫層將溫度控制在28-30℃，更有利于AOB的快速富集。本發明富集AOB的過程中，溶解氧僅需控制在0.5-1mg/L，可有效降低污水處理過程的能耗。
本發明所富集的AOB可處理高濃度氨氮(達500mg/L)的廢水。
（發明人：李激;王秉政;陳衛平;鄭凱凱;王燕;徐衛東;陸緒科）
