專利名稱：利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法。
背景技術(shù)：
生物脫氮技術(shù)在近20年來得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。應(yīng)用最多 的依然是傳統(tǒng)的消化反硝化工藝，但傳統(tǒng)工藝存在諸多問題，如流程較長，占地面積大，基 建投資高；為獲得較高的污泥濃度和脫氮效率，需進(jìn)行污泥回流和硝化液回流，增加了動力 費(fèi)用；加堿中和硝化過程中產(chǎn)生酸度，反硝化過程外加碳源，增加了運(yùn)行成本；活性污泥抗 沖擊負(fù)荷能力弱；可能造成二次污染等。因此，尋求低能耗、高效率的新型脫氮技術(shù)勢在必行。在新型的生物脫氮工藝中， 厭氧氨氧化工藝優(yōu)勢顯著而備受關(guān)注。與傳統(tǒng)工藝相比，它能夠節(jié)省62. 5%的曝氣量和 50%的耗堿量，并且無需投加有機(jī)碳源，大大節(jié)省了動力費(fèi)用和減小了運(yùn)行成本；另外，由 于厭氧氨氧化的細(xì)胞產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于反硝化菌，厭氧氨氧化工藝的污泥產(chǎn)量只有傳統(tǒng)脫氮過 程的15%，大量減輕剩余污泥的處理和處置，減少了污染。厭氧氨氧化工藝面臨的最大問題是厭氧氨氧化細(xì)菌生長緩慢，世代時間長，倍增 時間達(dá)11天，細(xì)胞產(chǎn)率低，為0. llgVSS/gNH4+-N，導(dǎo)致厭氧氨氧化反應(yīng)器的富集時間很長， 一般在1 1. 5年，厭氧氨氧化細(xì)菌的富集效率低。對于生長緩慢的菌種，保持其在反應(yīng)器 中的濃度對于順利富集至關(guān)重要，也就是說，反應(yīng)器截留污泥的能力往往決定能否成功富 集厭氧氨氧化過程。利用膜生物反應(yīng)器能使泥水完全分離，使水力停留時間(HRT)與污泥 齡的徹底分離的特點，把膜生物反應(yīng)器和厭氧氨氧化工藝相結(jié)合，開發(fā)出外置式厭氧膜生 物反應(yīng)器來實現(xiàn)厭氧氨氧化的脫氮過程。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有厭氧氨氧化工藝所面臨的厭氧氨氧化反應(yīng)器富集時間長，厭氧氨氧 化細(xì)菌富集效率低的問題而提供了利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法。本發(fā)明利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法，該方法利用膜生物反 應(yīng)器作為富集反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌按以下步驟實現(xiàn)一、向膜生物反應(yīng)器進(jìn)水箱中 加入模擬污水培養(yǎng)基，取城市污水廠A/0工藝缺氧生化池污泥，取污泥時缺氧生化池溫度 為16 20°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存3 5天，然后將污泥接種于膜生物反應(yīng)器厭氧 罐中，污泥的接種條件為總懸浮固體濃度9920 9940mg/L，揮發(fā)性懸浮固體濃度為4300 4340mg/L，接種量為2 4L ；二、接種后在膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行富集培養(yǎng)，富集培養(yǎng)條件如 下控制厭氧罐內(nèi)溫度為34 36°C，進(jìn)水時pH值為7. 5 8. 5，進(jìn)水時溶解氧為0. 06 0. 09mg/L，厭氧罐內(nèi)pH值為7. 0 8. 0，厭氧罐內(nèi)的溶解氧為0 0. 01mg/L，水力停留時間 為2天，污泥在膜組件中平均停留時間為1. 4 1. 6min，進(jìn)水時總有機(jī)碳為0 0. 01mg/L, 厭氧罐內(nèi)總有機(jī)碳為18 20mg/L ；富集培養(yǎng)模式為采取排泥之后靜沉-排上清液的培養(yǎng) 模式或未采取排泥之后靜沉-排上清液的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)至模擬污水培養(yǎng)基中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除時，即完成利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌；其中步驟 一中模擬污水培養(yǎng)基是將(NH4) 2S04、NaN02、NaN03、KHC03、KH2P04、MgSO4 · 7H20、CaCl2 · 2H20、 Fe2 (SO4) 3、EDTA, ZnSO4 · 7Η20、CuSO4 · 5Η20、MnCl2 · 4Η20、NiCl · 6Η20、CoCl2 · 6Η20、H3BO4, NaCeO4 · IOH2O 和 NaMoO4 · 2Η20 溶解于水中配制培養(yǎng)基，其中(NH4)2SO4 132 1980g/L, NaNO2 69 2070g/L, NaNO3 O 2550g/L, KHCO3 1000g/L, KH2P0410g/L, MgSO4 · 7H20 60g/ L, CaCl2 · 2H20 5g/L, Fe2(SCM)3 6. 25g/L, EDTA 6. 25g/L, ZnSO4 · 7H20 430g/L、CuSO4 · 5H20 250g/L、MnCl2 · 4H20 990g/L、NiCl · 6H20 190g/L、CoCl2 · 6H20 240g/L、H3BO4 14g/L、 NaCeO4 · IOH2O 210g/L 禾口 NaMoO4 · 2H20 220g/L，煮沸除氧。膜生物反應(yīng)器能夠使泥水完全分離，從而達(dá)到水力停留時間(HRT)與污泥齡徹底 分離。本發(fā)明把膜生物反應(yīng)器和厭氧氨氧化工藝相結(jié)合，開發(fā)出外置式厭氧膜生物反應(yīng)器 以實現(xiàn)厭氧氨氧化菌的快速富集，并且外置式膜生物反應(yīng)器能夠穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。膜生物反應(yīng)器的膜組件為可拆卸式，并儲備多個膜絲，當(dāng)現(xiàn)有膜絲的性能下降且 無法通過反復(fù)沖洗減輕污染時，則需要及時更換新的膜絲，并對舊的膜絲進(jìn)行化學(xué)清洗以 循環(huán)利用。本發(fā)明所使用的外置式膜生物反應(yīng)器無法像內(nèi)置式一樣曝氣沖刷膜絲，因此在 污泥總懸浮固體濃度大于3000mg/L時易發(fā)生膜污染情況，通過跨膜壓力傳感器檢測跨膜 壓力大于50MPa時表明膜污染嚴(yán)重，必須更換新的膜組件。本發(fā)明更換膜組件的周期為 30 40天。本發(fā)明利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌過程完成的標(biāo)志為模擬污水 培養(yǎng)基中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除或利用熒光原位雜交技術(shù)檢測到厭氧氨氧化 細(xì)菌的細(xì)胞大量存在。本發(fā)明利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法實現(xiàn)了厭氧氨氧化細(xì) 菌的快速富集培養(yǎng)，富集時間為5 7個月，明顯縮短于現(xiàn)有厭氧氨氧化工藝1 1. 5年的 富集時間，并且該方法較傳統(tǒng)富集方法可使厭氧氨氧化細(xì)菌的富集效率提高80% 95%。


圖1是具體實施方式
四利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌采取排泥和 靜沉-排上清液的培養(yǎng)模式的熒光原位雜交技術(shù)照片；圖2是具體實施方式
五利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌未采取排泥 和靜沉_排上清液的培養(yǎng)模式的熒光原位雜交技術(shù)照片。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方 法，其特征在于利用膜生物反應(yīng)器作為富集反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法按以下步 驟實現(xiàn)一、向膜生物反應(yīng)器進(jìn)水箱中加入模擬污水培養(yǎng)基，取城市污水廠A/0工藝缺氧 生化池污泥，取污泥時缺氧生化池溫度為16 20°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存3 5 天，然后將污泥接種于膜生物反應(yīng)器厭氧罐中，污泥的接種條件為總懸浮固體濃度9920 9940mg/L,揮發(fā)性懸浮固體濃度為4300 4340mg/L，接種量為2 4L ；二、接種后在膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行富集培養(yǎng)，富集培養(yǎng)條件如下控制厭氧罐內(nèi)溫度為34 36°C，進(jìn)水時pH值 為7. 5 8. 5，進(jìn)水時溶解氧為0. 06 0. 09mg/L,厭氧罐內(nèi)pH值為7. 0 8. 0，厭氧罐內(nèi) 的溶解氧為0 0. 01mg/L，水力停留時間為2天，污泥在膜組件中平均停留時間為1. 4 1. 6min,進(jìn)水時總有機(jī)碳為O 0. Olmg/L,厭氧罐內(nèi)總有機(jī)碳為18 20mg/L ；富集培養(yǎng) 模式為采取排泥之后靜沉-排上清液的培養(yǎng)模式或未采取排泥之后靜沉-排上清液的培 養(yǎng)模式，培養(yǎng)至模擬污水培養(yǎng)基中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除時，即完成利用膜生 物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌；其中步驟一中模擬污水培養(yǎng)基是將(NH4)2S04、NaNO2, NaNO3> KHCO3> KH2PO4^MgSO4 · 7H20、CaCl2 · 2H20、Fe2 (S04) 3、EDTA, ZnSO4 · 7H20、CuSO4 · 5H20、 MnCl2 · 4H20、NiCl · 6H20、CoCl2 · 6H20、H3BO4, NaCeO4 · IOH2O 和 NaMoO4 · 2H20 溶解于水中配 制培養(yǎng)基，其中(NH4)2SO4 132 1980g/L，NaNO2 69 2070g/L，NaNO3 O 2550g/L，KHCO3 1000g/L, KH2PO4 10g/L, MgSO4 · 7H20 60g/L, CaCl2 · 2H20 5g/L, Fe2 (S04) 3 6. 25g/L, EDTA 6. 25g/L, ZnSO4 · 7H20 430g/L、CuSO4 · 5H20 250g/L、MnCl2 · 4H20 990g/L、NiCl · 6H20190g/ L、CoCl2 · 6H20 240g/L、H3BO4 14g/L、NaCeO4 · IOH2O 210g/L 禾口 NaMoO4 · 2H20 220g/L，煮沸 除氧。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中取污泥時缺氧 生化池溫度為17 19°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存4天，接種量為3L。其他步驟和參數(shù) 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟二中排泥是指 在富集培養(yǎng)1 20天時，每天排出50mL泥水混合物；靜沉-排上清液是指在富集培養(yǎng)1 20天時，每天停止膜生物反應(yīng)器運(yùn)行30min，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥靜沉30min，而后通過 虹吸法排除膜生物反應(yīng)器內(nèi)上清液體積分?jǐn)?shù)75%的液體，隨后補(bǔ)充與排除液體相同體積的 模擬污水培養(yǎng)基至膜生物反應(yīng)器內(nèi)。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法 按以下步驟實現(xiàn)一、向膜生物反應(yīng)器進(jìn)水箱中加入模擬污水培養(yǎng)基，取城市污水廠Α/0Ι 藝缺氧生化池污泥，取污泥時缺氧生化池溫度為18. 9°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存4天， 然后將污泥接種于膜生物反應(yīng)器厭氧罐中，污泥的接種條件為總懸浮固體濃度9937mg/L， 揮發(fā)性懸浮固體濃度4322mg/L，接種量為3L ；二、接種后在膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行富集培養(yǎng)， 富集培養(yǎng)條件如下控制厭氧罐內(nèi)溫度為34 36°C，進(jìn)水時pH值為7. 5 8. 5，進(jìn)水時溶 解氧為0. 06 0. 09mg/L，厭氧罐內(nèi)pH值為7. 0 8. 0，厭氧罐內(nèi)的溶解氧為0 0. Olmg/ L，水力停留時間為2天，污泥在膜組件中平均停留時間為1. 5min，進(jìn)水時總有機(jī)碳為Omg/ L，厭氧罐內(nèi)總有機(jī)碳為18 20mg/L ；富集培養(yǎng)模式為采取排泥之后靜沉_排上清液的培 養(yǎng)模式，培養(yǎng)至模擬污水培養(yǎng)基中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除時，即完成利用膜生 物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌。本實施方式步驟一中模擬污水培養(yǎng)基成分如下表1和表2所示表 1CN 102061281 A說明書4/4頁成分含量(mg/L)元索濃度(NH4)2SO4132-1980(2-30 mM-N)NaNO269-2070(1-30 mM-N)NaNO30-2550(0-30 mM-N)KHCO31000(10 mM-C)KH2PO410(0.074 mM-P)MgS04-7H2060(0.24 mM-Mg)CaCl2-2H205(0.034 mM-C.a)Fe2(S04)36.25(0.040 mM-Fe)EDTA6.25(0 067 mM-C)
表2
\成分含量(mg/L) 成分含量(mg/L)ZnS04.7H20430CoC12-6H20240CuS04-5H20250H3BO414MnCl2.4H20990NaCeO4-IOH2O210NiC1-6H20190NaMo04-2H20220本實施方式采用熒光原位雜交技術(shù)檢測厭氧氨氧化細(xì)菌富集效率。本實施方式中熒光原位雜交技術(shù)檢測可選擇編號S-*-AmX-0368-a-A-18 (CCTTTCG GG-CATTGCGAA)和編號 S-*-Amx-0820-a-A_22 (AAAACCCCTCTACTTAGTGCCC)的探針進(jìn)行試驗。本實施方式利用膜生物反應(yīng)器采取排泥之后靜沉_排上清液的培養(yǎng)模式富集培 養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的熒光原位雜交技術(shù)照片如圖1所示，本實施方式比利用膜生物反應(yīng)器 而未采取排泥和靜沉_排上清液的培養(yǎng)模式富集厭氧氨氧化細(xì)菌的效率提高了 30%。
具體實施方式
五本實施方式利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法 按以下步驟實現(xiàn)一、向膜生物反應(yīng)器進(jìn)水箱中加入模擬污水培養(yǎng)基，取城市污水廠Α/ΟΙ 藝缺氧生化池污泥，取污泥時缺氧生化池溫度為18. 9°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存4天， 然后將污泥接種于膜生物反應(yīng)器厭氧罐中，污泥的接種條件為總懸浮固體濃度9937mg/L， 揮發(fā)性懸浮固體濃度4322mg/L，接種量為3L ；二、接種后在膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行富集培養(yǎng)， 富集培養(yǎng)條件如下控制厭氧罐內(nèi)溫度為34 36°C，進(jìn)水時pH值為7. 5 8. 5，進(jìn)水時溶 解氧為0. 06 0. 09mg/L，厭氧罐內(nèi)pH值為7. 0 8. 0，厭氧罐內(nèi)的溶解氧為0 0. Olmg/ L，水力停留時間為2天，污泥在膜組件中平均停留時間為1. 5min，進(jìn)水時總有機(jī)碳為Omg/ L，厭氧罐內(nèi)總有機(jī)碳為18 20mg/L ；富集培養(yǎng)模式為未采取排泥之后靜沉-排上清液的 培養(yǎng)模式，培養(yǎng)至模擬污水培養(yǎng)基中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除時，即完成利用膜 生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌。本實施方式利用膜生物反應(yīng)器未采取排泥和靜沉_排上清液的培養(yǎng)模式富集培 養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的熒光原位雜交技術(shù)照片如圖2所示，本實施方式比未利用膜生物反應(yīng) 器的傳統(tǒng)培養(yǎng)方法富集厭氧氨氧化細(xì)菌的效率提高了 80%。
權(quán)利要求
1.利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法，其特征在于利用膜生物反應(yīng) 器作為富集反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法按以下步驟實現(xiàn)一、向膜生物反應(yīng)器進(jìn)水 箱中加入模擬污水培養(yǎng)基，取城市污水廠Α/ο工藝缺氧生化池污泥，取污泥時缺氧生化池 溫度為16 20°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存3 5天，然后將污泥接種于膜生物反應(yīng) 器厭氧罐中，污泥的接種條件為總懸浮固體濃度9920 9940mg/L，揮發(fā)性懸浮固體濃度 為4300 4340mg/L，接種量為2 4L ；二、接種后在膜生物反應(yīng)器中進(jìn)行富集培養(yǎng)，富集 培養(yǎng)條件如下控制厭氧罐內(nèi)溫度為；34 36°C，進(jìn)水時pH值為7. 5 8. 5，進(jìn)水時溶解氧 為0. 06 0. 09mg/L,厭氧罐內(nèi)pH值為7. 0 8. 0，厭氧罐內(nèi)的溶解氧為0 0. 01mg/L， 水力停留時間為2天，污泥在膜組件中平均停留時間為1. 4 1. 6min，進(jìn)水時總有機(jī)碳為 0 0. 01mg/L，厭氧罐內(nèi)總有機(jī)碳為18 20mg/L ；富集培養(yǎng)模式為采取排泥之后靜沉-排 上清液的培養(yǎng)模式或未采取排泥之后靜沉-排上清液的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)至模擬污水培養(yǎng)基 中氨氮和亞硝酸鹽氮被同時完全去除時，即完成利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì) 菌；其中步驟一中模擬污水培養(yǎng)基是將(NH4)2S04、NaN02、NaN03、KHC03、KH2P04、MgSO4 · 7H20、 CaCl2 ·2Η20,Ρθ2 (804)3>EDTA^ZnSO4 WH2CKCuSO4 ·5Η20,MnCl2 .4H20、NiCl ·6Η20,CoCl2 ·6Η20、 H3BO4、NaCeO4 · IOH2O 和 NaMoO4 ·2Η20 溶解于水中配制培養(yǎng)基，其中(NH4) 2S04132 1980g/L， NaNO2 69 2070g/L, NaNO3 O 2550g/L, KHCO3 1000g/L, KH2PO4 10g/L, MgSO4 · 7H20 60g/ L, CaCl2 · 2H20 5g/L, Fe2 (S04) 3 6. 25g/L, EDTA 6. 25g/L, ZnSO4 · 7H20430g/L、CuSO4 · 5H20 250g/L、MnCl2 · 4H20 990g/L、NiCl · 6H20 190g/L、CoCl2 · 6H20 240g/L、H3BO4 14g/L、 NaCeO4 · IOH2O 210g/L 禾口 NaMoO4 · 2H20 220g/L，煮沸除氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法，其特征 在于步驟一中取污泥時缺氧生化池溫度為17 19°C，污泥在室溫環(huán)境下厭氧保存4天，接 種量為3L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法，其 特征在于步驟二中排泥是指在富集培養(yǎng)1 20天時，每天排出50mL泥水混合物；靜沉-排 上清液是指在富集培養(yǎng)1 20天時，每天停止膜生物反應(yīng)器運(yùn)行30min，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的 污泥靜沉30min，而后通過虹吸法排除膜生物反應(yīng)器內(nèi)上清液體積分?jǐn)?shù)75%的液體，隨后 補(bǔ)充與排除液體相同體積的模擬污水培養(yǎng)基至膜生物反應(yīng)器內(nèi)。
全文摘要
利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法，它涉及一種富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法。它要解決現(xiàn)有厭氧氨氧化工藝所面臨的厭氧氨氧化細(xì)菌富集時間長、富集效率低的問題。利用膜生物反應(yīng)器作為富集反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法是一、在膜生物反應(yīng)器中接種污水廠活性污泥；二、接種后富集培養(yǎng)。利用膜生物反應(yīng)器富集培養(yǎng)厭氧氨氧化細(xì)菌的方法較傳統(tǒng)富集方法實現(xiàn)了厭氧氨氧化細(xì)菌的快速富集，使厭氧氨氧化細(xì)菌的富集效率提高80％～95％，可廣泛應(yīng)用于生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域中。
文檔編號C02F3/30GK102061281SQ20101056539
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者于英翠, 任南琪, 侯國鳳, 陶彧, 高大文 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)