一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法技术

一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，属于污水生物处理技术领域。本发明专利技术在厌氧条件下，选择生物膜序批式反应器，温度为19

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法


[0001]本专利技术涉及污水生物处理领域，特别地，涉及一种厌氧氨氧化菌富集方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的加快，污水处理所面临的要求和挑战越来越高。生物法脱氮作为目前污水脱氮的主要方法，具有经济、高效和二次污染小的优点。传统的生物脱氮一般经硝化和反硝化两个步骤。在反硝化过程中，反硝化菌将硝态氮先还原为亚硝态氮，再将亚硝态氮进一步还原为氮气，从而完成氮的去除。但是这类方法能耗大，且往往需要额外添加有机碳源，经济成本较高。因此，有必要探索更加高效节能的生物脱氮工艺。
[0003]通过不断地探索，厌氧氨氧化这种高效节能的技术得到重视，该技术通过在缺氧环境下将氨氮和亚硝态氮一步转化为氮气，完成氮的去除。厌氧氨氧化在表现出较高脱氮性能的同时，无需外加碳源，污泥产量也更低，降低运行成本，是一种高效环保的生物脱氮技术。然而，厌氧氨氧化菌对环境敏感，生长速率较为缓慢。特别是在氨氮浓度较低、温度较低的情况下，厌氧氨氧化菌的生长难以得到良好的支撑。因此，针对低氨氮废水，如何实现常温条件下厌氧氨氧化菌的自富集，是迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种在常温条件下，以硫单质为底物的硫自养反硝化启动过程中，在不接种厌氧氨氧化污泥的前提下，自富集厌氧氨氧化菌的策略。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]步骤一：构建反应装置，所述反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧环境，所述反应器为序批式反应器(SBR)，所述缺氧环境提供装置为搅拌桨，所述填料为聚氨酯海绵填料，填充比为20
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50％，排水比为40
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60％；
[0006]步骤二：向所述反应装置第一阶段进水，投加碳源，碳氮质量浓度比2.5/1
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3.5/1，使所述填料挂膜，进行异养半程反硝化，所述第一阶段进水中包括硝态氮和氨氮；第一阶段每周期反应时间为30
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50min，进行200
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280周期；
[0007]步骤三：向所述反应装置第二段阶段进水，每次进水投加硫单质，浓度为0.05
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0.2g/L，以1/5至1/10的比例接种硫自养反硝化污泥，以硫自养反硝化替代异养反硝化，实现厌氧氨氧化的自然富集，所述第二段阶段进水中包括硝态氮和氨氮，硝态氮/氨氮质量浓度比为2/1至4/1，每周期反应时间为5
‑
6h，进行80
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120周期；
[0008]可选地，所述方法还可以包括：
[0009]步骤四：向所述反应装置第三阶段进水，投加硫单质，浓度为0.05
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0.2g/L，使厌氧氨氧化菌富集强化，所述第三阶段进水中氨氮所占比例大于所述第一阶段进水和所述第二阶段进水中氨氮所占比例。每周期反应时间为5
‑
6h，进行40
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70周期；
[0010]步骤五：向所述反应装置第四阶段进水，每次进水投加硫单质，浓度为0.05
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0.2g/L，使厌氧氨氧化菌富集强化，所述第四阶段进水中氨氮所占比例大于所述第三阶段进水中
氨氮所占比例，每周期反应时间为5
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6h，进行40
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70周期。
[0011]在所述方法操作过程中，反应温度为19
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25℃，pH为7.0
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8.0。
[0012]本专利技术使用硫单质代替有机碳源，针对低氨氮废水，在常温启动硫自养反硝化的过程中，在不接种厌氧氨氧化污泥的前提下，成功自然富集厌氧氨氧化菌。本专利技术有益效果在于：
[0013](1)本专利技术适用于污水的生物脱氮，克服了厌氧氨氧化菌对环境敏感问题，为常温富集厌氧氨氧化菌提供新的策略；
[0014](2)本专利技术在不接种厌氧氨氧化污泥的前提下，在生物膜SBR中自然富集厌氧氨氧化菌。
[0015](3)本发现实现了硫自养反硝化和厌氧氨氧化的耦合，加强了污水中氨氮和硝态氮的同时去除。本策略易于在实际中推广。
[0016](4)接种硫自养反硝化污泥，用硫单质代替有机碳源，启动硫自养反硝化，无需调控硫单质和硝态氮的比例来指导反应类型。在该阶段实现了硝态氮的还原和氨氮的去除，发生了厌氧氨氧化菌的自然富集。之后为了进一步富集和强化厌氧氨氧化菌，逐步提升硝态氮和氨氮的比例为3/2和3/3，实现了硫自养反硝化与厌氧氨氧化的同步发生和较高的总氮去除。本专利技术适用于污水的生物脱氮，克服了厌氧氨氧化菌对环境敏感问题，为常温富集厌氧氨氧化菌提供新的策略。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行说明。应理解，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分，而非全部实施例。本领域普通技术人员基于本申请实施例所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0018]硫自养反硝化是以元素硫作为电子供体一种自养生物脱氮反应，具有经济可行性，同时污泥产量低。在硫自养反硝化过程中，能为厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮。
[0019]此外，污水进行二级处理后，会产生硝态氮，从而导致出水不达标。在此阶段，已经没有足够的有机碳，使微生物对硝态氮进行还原。硫自养反硝化可以克服这些问题，对污水进行深度脱氮。故而，若能在常温硫自养反硝化过程中同时进行厌氧氨氧化，将极大增强污水的脱氮能力，是一种很有吸引力的污水深度脱氮的策略。
[0020]基于以上，本专利技术提出一种基于硫自养反硝化的厌氧氨氧化菌富集方法。该方法可以包括以下步骤：
[0021]步骤一，构建反应装置。反应装置包括反应器、缺氧环境提供装置和填料，反应器可为SBR反应器，缺氧环境提供装置可为搅拌桨，填料可为聚氨酯海绵填料。反应装置以能够实现间歇式进出水，并提供缺氧环境为准，本专利技术对反应装置类型及其具体参数不作限制。
[0022]步骤二，填料挂膜，异养半程反硝化：向所述反应装置第一阶段进水，按照碳氮比3/1投加碳源，排水比为40
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60％，使所述填料挂膜，进行异养半程反硝化。所述第一阶段进水中包括硝态氮和氨氮，硝态氮/氨氮质量浓度比为2/1至4/1。所述碳源可为乙酸钠、甲醇、葡萄糖等。第一阶段每周期反应时间为30
‑
50min，进行200
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280周期。
[0023]步骤三，硫自养反硝化：向反应装置第二阶段进水，投加硫单质，浓度为0.05
‑
0.2g/L。接种硫自养反硝化污泥，接种比例为1/5至1/10，以自养反硝化替代异养反硝化，实现厌氧氨氧化的自然富集。所述第二阶段进水中包括硝态氮和氨氮，硝态氮/氨氮质量浓度比2/1至4/1，排水比为40
‑
60％。每周期反应时间为5
‑
6h，进行80
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120周期。
[0024]可选地，为了进一步富集厌氧氨氧化菌，该方法可以进一步包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建反应装置，所述反应装置能够实现间歇进出水，并提供缺氧环境，所述反应器为序批式反应器(SBR)；步骤二：向所述反应装置第一阶段进水，投加碳源，使所述填料挂膜，进行异养半程反硝化，所述第一阶段进水中包括硝态氮和氨氮；步骤三：向所述反应装置第二段阶段进水，每次进水投加硫单质，浓度为0.05
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0.2g/L，接种硫自养反硝化污泥，以硫自养反硝化替代异养反硝化，实现厌氧氨氧化的自然富集，所述第二段阶段进水中包括硝态氮和氨氮。2.按照权利要求1所述的一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，其特征在于，步骤二投加碳源时，碳氮质量浓度比2.5/1
‑
3.5/1。3.按照权利要求1所述的一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，其特征在于，步骤二第一阶段每周期反应时间为30
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50min，进行200
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280周期。4.按照权利要求1所述的一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，其特征在于，步骤三接种硫自养反硝化污泥时，以1/5至1/10的比例接种硫自养反硝化污泥。5.按照权利要求1所述的一种厌氧氨氧化菌自然富集的方法，其特征在于，步骤三进水中硝态氮/氨氮质量浓度比为2/1至4/1；第二段阶段每周期反应时间为5
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6h，进行80

【专利技术属性】
技术研发人员：高景峰，王知其，戴慧卉，赵轶凡，崔影超，李定昌，袁钰焜，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：