本发明专利技术公开了一种硝化菌富集培养装置及污水处理装置、方法，涉及微生物技术领域。一种硝化菌富集培养装置，包括嵌套式多层生物膜组架，嵌套式多层生物膜组架包括由内到外设置的进水管、至少一层内层生物膜载体、至少一层外层生物膜载体；内层生物膜载体挂有异养菌生长生物膜，外层生物膜载体挂有硝化菌生长生物膜；外层生物膜载体为若干沸石分子筛材料制成的中空结构管构成的中空膜，该中空膜与曝气管连通。通过上述结构，为硝化菌提供了适合其生长的载体环境。长的载体环境。长的载体环境。
【技术实现步骤摘要】
一种硝化菌富集培养装置及污水处理装置、方法
[0001]本专利技术涉及微生物
，具体涉及一种基于污水的硝化菌富集培养装置及污水处理方法。
技术介绍
[0002]生物脱氮因其经济有效被作为全球最普遍的污水处理技术。生物脱氮方法中，无论是传统的硝化
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反硝化，还是新型的短程硝化
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反硝化及短程硝化
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厌氧氨氧化都需经过硝化作用脱除氨氮。因此，污水处理系统中含有高浓度的硝化菌是生物脱氮的前提和关键保障。然而，硝化菌属于好氧自养型微生物，其繁殖速度较慢，对温度敏感，最适生长温度为25℃，且自养硝化菌的代谢途径比较单一只能利用无机碳源，将氨氮先转化成亚硝态氮最终变成硝态氮；因此相对于在同一生化处理系统中的异养菌而言，自养硝化菌不占竞争优势，其通常在污水处理厂生化系统微生物种群中所占的比例不超过5％。
[0003]尤其在寒冷地区或冬季低水温期，硝化菌活性随水温降低而下降，大量实践表明，当水温低于15℃，硝化菌活性就会显著降低，污水生物脱氮受到明显抑制。而实际污水处理过程中，冬季污水水温常低于10℃，甚至在部分寒冷地区，冬季污水水温低至2～5℃，在此温度下，污水中硝化反应几乎停滞，污水生化系统中本就不多的硝化菌数量再次减少。
[0004]为了提高低温下污水中硝化菌含量，提高生化系统的硝化效果，现有技术一是采用基于生物膜法的MBBR或IFAS等生物膜工艺，通过向生化系统投加载体填料形成生物膜，延长生物膜上微生物停留时间，增大系统中硝化菌含量，从而强化低温下生化系统的硝化效果；这种方法硝化菌的富集增长量有限，且在较低的水温下无效。
[0005]二是采用生物强化技术，向污水生化系统投加硝化菌剂或含有硝化菌的固定化载体、填料以及复合菌剂等，这种方法存在外加菌剂易随出水流失，且由于硝化菌的生存环境未改变，外加硝化菌无法优势生长，要维持生物强化效果需长时间持续投加硝化菌，成本较高。
[0006]三是采用电加热等升温方法对污水生化池所在密闭空间加热，或对污水进行加热等升温方式，提高生化池水温以维持硝化菌活性，但这种方式加热效率低、耗电量大、成本高。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种硝化菌富集培养装置及污水处理装置、方法，通过在同一反应池中建立厌氧反应区和有氧反应区实现同一反应池中完成污水处理的厌氧和有氧的反应过程，且在该反应池中建立了自养硝化菌适宜生长的载体环境，使得自养硝化菌能够富集生长。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种硝化菌富集培养装置，包括嵌套式多层生物膜组架，嵌套式多层生物膜组架包括由内到外设置的进水管、内层生物膜载体、至少一层外层生物膜载体；
内层生物膜载体挂有异养菌生长生物膜，外层生物膜载体挂有硝化菌生长生物膜；外层生物膜载体为若干沸石分子筛材料制成的中空结构管构成的中空膜，该中空膜与曝气管连通。
[0009]作为一种优选技术方案，内层生物膜载体为导热筛网，导热筛网是由导热材料制备而成的筛网结构，导热筛网连接有加热器二；曝气管通过加热器一连接有曝气风机。
[0010]作为一种优选技术方案，还包括分别用于检测内层生物膜载体表面温度的温度探头二和用于检测外层生物膜载体表面温度的温度探头一，根据温度探头一检测的温度控制加热器一的工作，根据温度探头二检测的温度控制加热器二的工作。
[0011]作为一种优选技术方案，内层生物膜载体内外两侧设有冲洗装置，冲洗装置与冲洗泵连接。
[0012]一种污水处理装置，包括反应池和设置在反应池中的硝化菌富集培养装置。
[0013]作为一种优选技术方案，反应池上设有排泥管和出水管。
[0014]一种污水处理方法，采用上述的污水处理装置对污水进行处理，其处理过程如下所述：污水处理装置启动过程，将内层生物膜载体置于投加了低温异养菌菌剂的污水中进行挂膜；将外层生物膜载体置于投加了低温硝化菌的污水中进行挂膜，挂膜形成生物膜后组装为嵌套式多层生物膜组架，安装于反应池中；污水处理装置运行过程，污水由进水管连续进水，从嵌套式多层生物膜组架中心，依次流经异养菌生长生物膜和硝化菌生长生物膜，经生物膜上微生物净化处理后的污水经出水管流出；微生物富集培养过程，氧气通过曝气管从中空膜底部由下往上传输，再由中空膜内向中空膜外传递，在靠近中空膜的区域形成好氧区，在远离中空膜的区域形成缺氧区或厌氧区；当污水水温较低不利于脱氮细菌生长时，打开加热器一和加热器二，分别对外层生物膜载体表面和内层生物膜载体表面进行升温，并调节加热强度，根据温度探头一反馈温度将外层生物膜载体表面温度升至20
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25℃，根据温度探头二反馈的温度将内层生物膜载体表面温度升至8
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15℃；当外层生物膜载体堵塞时，加大曝气管的曝气量，利用曝气气流对中空膜表面的生物膜进行冲洗；当内层生物膜载体堵塞时，打开冲洗泵，冲洗装置对内层生物膜载体进行冲洗。
[0015]现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术中，用于挂膜异养菌（厌氧/缺氧）的内层生物膜载体和用于挂膜自养硝化菌（好氧）的外层生物膜载体嵌套设置，进水结构则设置在内层生物膜载体的内侧，使得在同一个容器中建立好氧反应区域和缺氧/厌氧反应区，解决现有污水处理工艺中好氧反应和缺氧反应需分别设单独反应池，工艺流程长、设施占地面积大的问题。
[0016]在同一反应池建立好氧反应区域和缺氧/厌氧反应区的缺陷是：自养硝化菌和异养型的微生物混合生长，但是自养型微生物代谢周期长（常说的污泥龄SRT较长）、对环境敏感（主要对温度、氧气变化敏感），因此在污水这种含大量有机物的环境中自养硝化菌竞争
不过异养菌，在目前的污水生化系统中，自养硝化细菌的微生物种群丰度非常低（通常丰度占比不到1%，高的不超过5%）。
[0017]因此，在同一反应池建立好氧反应区域和缺氧/厌氧反应区的缺陷是本来会造成硝化菌的富集生长困难，但本专利技术中，通过嵌套式多层生物膜组架的结构设计，使得异养菌和硝化菌的富集培养分区，降低异养菌生长过程和硝化菌生长过程的竞争关系；再则氧气直接通过曝气管送由中空管道结构构成的外层生物膜载体中，氧气由膜内流向膜外，使得在外层生物膜载体表面形成好氧区；通过连接的曝气管可通过加热器对送入的气体加热，使得该外层生物膜载体表面形成合适的硝化菌生长温度；外层生物膜载体由沸石分子筛材料制成，沸石分子筛对氨氮有吸附作用，其将吸附污水中的大量氨氮，从而使得外层生物膜载体表面形成高氨氮区域；通过设置在其内侧的内层生物膜载体先将污水中的有机碳进行消耗，使外层生物膜载体表面形成了低碳区域。整体的结构设计实现了为自养硝化菌提供适宜生长的载体环境，即外层生物膜载体表面形成最适宜硝化菌生长的中温、好氧、高氨氮、低有机碳的反应区，从而使得硝化菌能够富集生长，从而克服了同一反应池建立好氧反应和缺氧/厌氧反应区的缺陷。
[0018]本专利技术采用的曝气方式，是曝气管直接与构成外层生物膜载体的中空管道连通，这样的曝气方式设计，一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硝化菌富集培养装置，其特征在于，包括嵌套式多层生物膜组架，嵌套式多层生物膜组架包括由内到外设置的进水管、 至少一层内层生物膜载体、至少一层外层生物膜载体；内层生物膜载体挂有异养菌生长生物膜，外层生物膜载体挂有硝化菌生长生物膜；外层生物膜载体为若干沸石分子筛材料制成的中空结构管构成的中空膜，该中空膜与曝气管连通。2.根据权利要求1所述的一种硝化菌富集培养装置，其特征在于，内层生物膜载体为导热筛网，导热筛网是由导热材料制备而成的筛网结构，导热筛网连接有加热器二；曝气管通过加热器一连接有曝气风机。3.根据权利要求2所述的一种硝化菌富集培养装置，其特征在于，还包括分别用于检测内层生物膜载体表面温度的温度探头二和用于检测外层生物膜载体表面温度的温度探头一，根据温度探头一检测的温度控制加热器一的工作，根据温度探头二检测的温度控制加热器二的工作。4.根据权利要求3所述的一种硝化菌富集培养装置，其特征在于，内层生物膜载体内外两侧设有冲洗装置，冲洗装置与冲洗泵连接。5.一种污水处理装置，其特征在于，包括反应池和设置在反应池中的权利要求4所述的硝化菌富集培养装置。6.根据权利要求5所述的一种污水处理装置，其特征在于，反应池上设有排泥管和出水管。7.一种污水处理方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉利，王胤，赵志勇，赵晓龙，乔晓娟，
申请(专利权)人：中国市政工程西南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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