一种工业化厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法技术

一种工业化厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法，属废水生物处理领域。该方法包括：厌氧氨氧化菌种的选取、贮存和活性恢复三个步骤，步骤1自正常运行的厌氧氨氧化反应器不同部位取出活性污泥进行均匀混合并充入高纯氩气，选取适合的厌氧氨氧化菌种，步骤2将选取的菌种沉淀淘洗后添加贮存基质后，充入高纯氩气，根据不同贮存期限选择贮存过程中的温度及基质浓度等环境条件。步骤3对贮存后的厌氧氨氧化菌种进行可控的减压升温、阶梯负荷的活性恢复操作，可迅速得到便于再次工业化利用的高活性的厌氧氨氧化菌种。本发明专利技术实现厌氧氨氧化菌的高活性贮存，操作因子均为工业化易于实现的控制条件，操作简便，费用低廉，具有很高的应用价值。

Method for storing and recycling industrial anaerobic ammonia oxidizing bacteria

The invention relates to a method for storing and recycling industrial anaerobic ammonia oxidizing bacteria, belonging to the field of wastewater biological treatment. The method includes: anammox bacteria selection, storage and activity recovery of three steps, 1 steps different from anaerobic ammonia oxidation reactor's parts removed activated sludge are uniformly mixed and filled with high purity argon, selecting anammox cultures for the precipitation of the selected strain step 2 after washing add storage matrix, filled with high purity argon, depending on the duration of storage selection during storage temperature and substrate concentration and other environmental conditions. Step 3: after the storage, the anaerobic ammonia oxidizing bacteria can be controlled to reduce pressure to heat up, and the activity recovery of the step load can be quickly obtained. The invention realizes the high activity storage of anaerobic ammonia oxidizing bacteria, and the operation factors are all easy to realize the control conditions of industrialization, the operation is simple, the cost is low, and the utility model has high application value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水生物处理领域，涉及一种厌氧氮氧化菌的贮存和再次利用的方法。
技术介绍
厌氧氨氧化工艺自1995年被发现以来，已经被公认为是一种新型的高效低耗的生物脱氮技术。由于厌氧氮氧化菌能够以无机的CO3-作为唯一碳源进行生长代谢，无需有机碳源；无需供氧；其氨氧化速率是好氧硝化菌的25倍；所能达到的总氮去除负荷是传统硝化反硝化工艺的数十倍；污泥产率极低。上述优良的工艺特性使厌氧氨氧化技术在生物脱氮领域突显其经济性，且对低碳氮比的含氨废水有天然的适应性以及高效的脱氮能力，使其在研究及工业应用领域展现出强大的生命力。厌氧氨氧化菌倍增时间长，生长非常缓慢，生长速率0.0027h-1，倍增时间10.6d，产率系数为0.07g蛋白质/gNH4+-N。各国研究者对于厌氧氨氧化菌的生长因子做了深入研究，其适宜温度为30～40℃，pH为6.7～8.3，溶解氧的耐受量为0.5％，对亚硝酸的耐受浓度为7mmol/L。厌氧氨氧化菌在自然状态下极低的丰度，增长的缓慢性以及对环境条件的敏感性增加了其富集培养和工业化应用的难度。研究表明，在厌氧氨化氧化工艺启动运行时，增大前期接种厌氧氨氧化污泥量或增加后期厌氧氨氧化菌种的添加频率可克服厌氧氨氧化工艺的应用困难。富集培养并有效保藏厌氧氨氧化菌种是解决其应用匮乏的有效措施。常见的菌种保存方法有液体石蜡法、液氮法、冷藏法、冷冻法及凝胶包埋法等。这些技术虽然能在某种程度上有保留细菌活性的效果，但能否直接应用于厌氧氨氧化菌的保存过程需要积累相当的实验数据给予支持。而且由于厌氧氨氧化菌对温度变化以及基质浓度的高低都非常敏感，因此选择合适的保存条件及环境因素至关重要。菌体活性会随着保存时间的延长先下降后趋于稳定，若保存时间较短时，采用常温保存法既不会对菌体活性变化产生影响，又能节省成本；当保存时间较长时，低温的选取也需尽可能地减少活性受抑制程度，同时考虑成本的节约。菌种经过一定时间的保藏之后的恢复活性一方面与其保藏条件和环境因素有关，另一方面也与恢复活性的方式和过程直接相关。尤其是在非常温条件下的菌种保藏，需要考虑菌种对于环境温度聚变的适应性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种符合实际工业应用的对厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法。它能够较为简便的实现工业化应用中的常规环境因素和技术条件下对状态适宜的厌氧氨氧化菌进行选取、有效贮存，并进行较为迅速、可靠的菌种恢复活性，以实现厌氧氨氧化菌种的再次利用。整个操作过程所需的控制性因素较少，控制条件较为简单且均为易于实现的常规工业化条件，贮存及恢复活性效果稳定可靠。本专利技术主要面向厌氧氨氧化菌种的工业化贮存和销售过程，同时可以有效的实现工业化应用的接种污泥及启动反应器。本专利技术所采用的工业化厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法如下：1、厌氧氨氧化菌种的选取厌氧氨氧化菌种在贮存过程中，需要长时间处于在较低温度和基质环境条件中，以维持较低代谢活性。因此为了能抵御较为恶劣的生存环境，需要对适宜长时间贮存的厌氧氨氧化菌种进行筛选。1.1、从正常运行的厌氧氨氧化流化床反应器或升流式厌氧污泥床反应器的上、中、下三部分分别取出厌氧氨氧化污泥，分别置于中转容器中自然沉淀30分种，采用虹吸法排出容器中的上清液，容器底部得到沉淀后的厌氧氨氧化污泥。1.2、将步骤1.1中分别得到的反应器三个部位的污泥按照2∶5∶3的容积比进行均匀混合，混合过程采用高纯氩气穿孔管曝气的方式进行搅拌。1.3、测定步骤1.2得到的混合厌氧氨氧化菌种的最大厌氧氨氧化活性，即单位质量的厌氧氨氧化菌种在单次进水条件下的总氮去除速率。采用恒温批式反应器进行活性测量。最大厌氧氨氧化活性大于0.15kgTN/kgVSS.d的厌氧氨氧化菌种适宜进行贮存。2、厌氧氨氧化菌种的贮存2.1、将符合贮存要求的厌氧氨氧化菌种，静置于厌氧氨氧化菌种贮存容器中自然沉淀30分钟，采用虹吸法排出容器中的上清液，容器底部得到沉淀后的厌氧氨氧化菌种。2.2、配置不含基质的无氧水，其组成包括营养盐溶液、无机盐溶液和自来水；每升不含基质的配水中需加入营养盐溶液5mL和无机盐溶液5ml；营养盐溶液组成为：NaH2PO43～5g/L、CaCl225～30g/L；无机盐溶液组成：FeSO4.7H2O1～2g/L、NH4Mo7O24·4H2O0.03～0.05g/L、CuSO4·5H2O0.04～0.06g/L、ZnSO4·6H2O0.05～0.10g/L、MnSO40.15～0.25g/L、CoCl2·6H2O0.04～0.06g/L、EDTA3～5g/L；按上述要求配置好的不含基质的配水，采用微孔曝气管充入高纯的氩气10～30分钟，测定水中溶解氧浓度小于0.2mg/L后停止充氩气，即得到不含基质的无氧水。2.3、将步骤2.1中得到厌氧氨氧化菌种，用步骤2.2中的不含基质的无氧水淘洗，之后进行30分钟自然沉淀，采用虹吸法排出上清液。此淘洗过程共进行3次，以去除厌氧氨氧化菌种自身所带的基质及其他物质。2.4、将步骤2.3中得到的淘洗干净的厌氧氨氧化菌种放置于菌种贮存容器中，厌氧氨氧化菌种在菌种贮存容器中的体积占菌种贮存容器容积的40％～50％。之后在菌种贮存容器中加入步骤2.2的不含基质的无氧水到菌种贮存容器容积的80％，再加入碳酸氢铵浓液1.0g/L和亚硝酸钠浓液1.0g/L，分别向菌种贮存液中提供氨氮和亚硝酸盐氮。所加入的碳酸氢铵浓液和亚硝酸钠浓液的体积按不同的贮存期限进行选择。短期贮存在1～30天时，加入的碳酸氢铵浓液和亚硝酸钠浓液的量应使菌种贮存容器内的基质浓度分别达到氨氮5mmol/L，亚硝酸盐氮5mmol/L。长期贮存31～120天时，加入的碳酸氢铵浓液和亚硝酸钠浓液的量应使菌种贮存容器内的基质浓度分别达到氨氮10mmol/L，亚硝酸盐氮10mmol/L。加入菌种和基质的菌种贮存容器再充入10分钟的高纯氩气，保证菌种贮存容器内溶解氧浓度低于0.2mg/L。之后，在充入高纯氩气的同时向菌种贮存容器中添加不含基质的无氧水至菌种贮存容器总容积的90％，之后盖上法兰密封盖密封。2.5、向步骤2.4中得到的菌种贮存容器中继续充入高纯氩气，使容器中的压力达到0.2～0.25MPa。充氩气的过程应平稳、缓慢，控制瓶内压力升高速度在0.01MPa～0.02MP/min的范围内。之后关闭进气阀门，并检查菌种贮存容器密封情况，确保菌种贮存容器密封性能完好。2.6、根据不同的贮存期限选择相应的贮存温度，在进行1～30天的短期厌氧氨氧化菌贮存时，采用的温度条件为20±4℃的室温环境。在进行31～120天的长期厌氧氨氧化菌贮存时，采用恒温室或冷库，保持温度条件为4±1℃。2.7、在贮存期间，菌种贮存容器应处于避光环境中。每日检查菌种贮存容器内的密封情况，通过充入少量氩气或开启泄压阀，保证瓶内压力在0.2MPa～0.25MPa之间。3、贮存后厌氧氨氧化菌种的活性恢复3.1将拟进行菌种再次利用的厌氧氨氧化菌种贮存容器进行缓慢减压至常压，压力降低速度控制在0.005MPa～0.01MPa/min。3.2减压后的菌种贮存容器放置恒温室中，进行升温操作。升温过程采用通入可控温度的高纯氩气进行搅拌升温，升温的速度为1～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业化厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法，其操作步骤如下：步骤1：厌氧氨氧化菌种的选取从正常运行的厌氧氨氧化流化床反应器或升流式厌氧污泥床反应器的上、中、下三部分分别取出厌氧氨氧化污泥，按照2∶5∶3的容积比进行均匀混合，混合过程中采用高纯氩气穿孔管曝气的方式进行搅拌，测定得到的混合厌氧氨氧化菌种的最大厌氧氨氧化活性，最大厌氧氨氧化活性大于0.15kgTN/kgVSS.d的厌氧氨氧化菌种适宜进行贮存；步骤2：厌氧氨氧化菌种的贮存将步骤1得到的符合贮存要求的厌氧氨氧化菌种，置于厌氧氨氧化菌种贮存容器中，用不含基质的无氧水淘洗3次，淘洗干净的厌氧氨氧化菌种在菌种贮存容器中的体积占菌种贮存容器容积的40％～50％；在菌种贮存容器中充入不含基质的无氧水至总容积的80％；添加贮存基质，使菌种贮存容器内的基质浓度分别达到氨氮5mmol～10mmol/L，亚硝酸盐氮5mmol～10mmol/L，充入高纯氩气保持容器内的厌氧状态，保证菌种贮存容器内溶解氧浓度低于0.2mg/L；之后，在充入高纯氩气的同时向菌种贮存容器中添加不含基质的无氧水至总容积的90％，盖上法兰密封盖密封，菌种贮存容器内的压力控制在0.2～0.25MPa，高纯氩气的充入平衡缓慢，控制压力升高速度在0.01MPa～0.02MP/min；之后关闭进气阀门，并检查菌种贮存容器密封情况，确保菌种贮存容器密封性能完好；温度条件控制在4±1℃～20±4℃之间；在贮存期间，菌种贮存容器处于避光环境中，每日检查菌种贮存容器内的密封情况，通过充入少量氩气或开启泄压阀，保证瓶内压力在0.2MPa～0.25MPa之间；步骤3、贮存后厌氧氨氧化菌种的活性恢复拟进行菌种再次利用的厌氧氨氧化菌种贮存容器，按0.005MPa～0.01MPa/min的压力降低速度进行减压至常压，再通入可控温度的高纯氩气进行搅拌升温，升温的速度为1～2℃/h，将贮存的厌氧氨氧化菌种升温至30℃，静置4～6h；升温后的菌种采用不含基质的无氧水进行淘洗，氩气搅拌10min，静置1～2h后，采用虹吸法排除上清液；淘洗共进行2次，以去除菌种表面的残留基质、代谢产物及死亡解体的菌体；淘洗后的厌氧氨氧化菌种即可投入厌氧氨氧化活性恢复装置中；厌氧氨氧化活性恢复装置的主要控制条件为：温度32～35℃，pH＝7.0～8.5，溶解氧小于0.2mg/L；反应器进水基质浓度为氨氮5mmol/L，亚硝酸盐氮5mmol/L，采用人工配制的模拟废水，反应器的水力停留时间为24h，出水回流比为50％～100％。逐渐提高反应器的进水基质浓度，以3～5天为一个阶段，按照每阶段提高氨氮2mmol/L和亚硝酸盐氮2mmol/L的速度进行；当基质浓度达到氨氮15mmol/L和亚硝酸盐氮15mmol/L时，停止提高基质浓度，并逐渐加大进水量、缩短水力停留时间，逐渐增加反应器的运行负荷；水力停留时间按照24h、18h、12h、8h、4h的阶梯进行缩短，每阶梯维持运行3～5天；进行活性恢复的厌氧氨氧化反应器的进水总氮容积负荷达到2.0～2.5kgTN/m3d，总氮去除率达到80％，总氮去除效率达到1.5～2.0kgTN/m3d时，贮存后的厌氧氨氧化菌种的活性恢复工作完成。...

【技术特征摘要】
1.一种工业化厌氧氨氧化菌的贮存和再次利用的方法，其操作步骤如下：步骤1：厌氧氨氧化菌种的选取从正常运行的厌氧氨氧化流化床反应器或升流式厌氧污泥床反应器的上、中、下三部分分别取出厌氧氨氧化污泥，按照2∶5∶3的容积比进行均匀混合，混合过程中采用高纯氩气穿孔管曝气的方式进行搅拌，测定得到的混合厌氧氨氧化菌种的最大厌氧氨氧化活性，最大厌氧氨氧化活性大于0.15kgTN/kgVSS.d的厌氧氨氧化菌种适宜进行贮存；步骤2：厌氧氨氧化菌种的贮存将步骤1得到的符合贮存要求的厌氧氨氧化菌种，置于厌氧氨氧化菌种贮存容器中，用不含基质的无氧水淘洗3次，淘洗干净的厌氧氨氧化菌种在菌种贮存容器中的体积占菌种贮存容器容积的40％～50％；在菌种贮存容器中充入不含基质的无氧水至总容积的80％；添加贮存基质，使菌种贮存容器内的基质浓度分别达到氨氮5mmol～10mmol/L，亚硝酸盐氮5mmol～10mmol/L，充入高纯氩气保持容器内的厌氧状态，保证菌种贮存容器内溶解氧浓度低于0.2mg/L；之后，在充入高纯氩气的同时向菌种贮存容器中添加不含基质的无氧水至总容积的90％，盖上法兰密封盖密封，菌种贮存容器内的压力控制在0.2～0.25MPa，高纯氩气的充入平衡缓慢，控制压力升高速度在0.01MPa～0.02MP/min；之后关闭进气阀门，并检查菌种贮存容器密封情况，确保菌种贮存容器密封性能完好；温度条件控制在4±1℃～20±4℃之间；在贮存期间，菌种贮存容器处于避光环境中，每日检查菌种贮存容器内的密封情况，通过充入少量氩气或开启泄压阀，保证瓶内压力在0.2MPa～0.25MPa之间；步骤3、贮存后厌氧氨氧化菌种的活性恢复拟进行菌种再次利用的厌氧氨氧化菌种贮存容器，按0.005MPa～0.01MPa/min的压力降低速度进行减压至常压，再通入可控温度的高纯氩气进行搅拌升温，升温的速度为1～2℃/h，将贮存的厌氧氨氧化菌种升温至30℃，静置4～6h；升温后的菌种采用不含基质的无氧水进行淘洗，氩气搅拌10min，静置1～2h后，采用虹吸法排除上清液；淘洗共进行2次，以去除菌种表面的残留基质、代谢产物及死亡解体的菌体；淘洗后的厌氧氨氧化菌种即可投入厌氧氨氧化活性恢复装置中；厌氧氨氧化活性恢复装置的主要控制条件为：温度32～35℃，pH＝7.0～8.5，溶解氧小于0.2mg/L；反应器进水基质浓度为氨氮5mmol/L，亚硝酸盐氮5mmol/L，采用人工配制的模拟废水，反应器的水力停留时间为24h，出水回流比为50％～100％。逐渐提高反应器的进水基质浓度，以3～5天为一个阶段，按照每阶段提...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建平，杜兵，刘寅，何然，王珊，
申请(专利权)人：北京市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11