專利名稱：一種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置。
背景技術(shù)：
1990年,荷蘭Delft技術(shù)大學Kluyver生物技術(shù)實驗室開發(fā)出厭氧氨氧化工藝，即在厭氧條件下，微生物直接以NH4+做電子供體，以N02_為電子受體，將NH4+或N02_轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過程。由于厭氧氨氧化過程是利用自養(yǎng)型微生物完成的，因此不需要另加COD來支持反硝化作用，與常規(guī)脫氮エ藝相比可節(jié)約100%的碳源。而且，如果把厭氧氨氧化過程與ー個前置的硝化過程結(jié)合在一起，那么硝化過程只需要將部分NH4+氧化為NO2--N,這樣的短程硝化可比全程硝化節(jié)省62. 5%的供氧量和50%的耗堿量。Sharon-Anammox (亞 硝化ー厭氧氨氧化)エ藝被用于處理厭氧硝化污泥分離液并首次應(yīng)用于荷蘭鹿特丹的Dokhaven污水處理廠。由于剩余污泥濃縮后再進行厭氧消化，污泥分離液中的氨濃度很高(約1200 2000mg/L),因此,該污水處理廠米用了 Sharon-Anammoxエ藝，并取得了良好的氨氮去除效果。厭氧氨氧化菌(anaerobicammonium oxidation,簡稱 Anammox 菌)是一類細菌，屬于浮霉菌門，包括(Candidatus Brocadia)、(Candidatus Kuenenia)和，Candidatus"Anammoxoglobus〃，Candidatus〃Jettenia〃，(Candidatus Scalindua)屬。它們至今未能成功分離得到純菌株，因此尚未獲得正式命名和分類。但是，在實際工程應(yīng)用中，它們可以在缺氧環(huán)境中，將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣NH/+NCV — N2+2H20, AG=_357kJ mo I在厭氧氨氧化過程中，羥胺和肼為代謝過程的中間體。和其它浮霉菌門細菌ー樣，厭氧氨氧化菌也具有細胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，其中，進行氨厭氧氧化的囊稱作厭氧氨氧化體(anammoxozome)，小分子且有毒的肼在此厭氧氨氧化體內(nèi)生成。厭氧氨氧化體的膜脂具有特殊的梯烷(Iadderane)結(jié)構(gòu)，可阻止肼外泄，從而充分利用化學能以避免肼毒害細胞。厭氧氨氧化菌族降解污水中氨氮的反應(yīng)通常對外界條件(pH值、溫度、溶解氧等)的要求比較苛刻，但由于這種反應(yīng)不需要氧氣和有機物的參與，因此對其研究和エ藝的開發(fā)具有可持續(xù)發(fā)展的意義。厭氧氨氧化菌族目前在商業(yè)領(lǐng)域被用于高氨氮、低碳源的污水浄化，因為它能夠低能耗地分解水中的氨。對全球氮循環(huán)具有重要意義，也是污水處理中重要的細菌。目前，工程應(yīng)用上Anammox菌群的培養(yǎng)難度較大，Anammox菌的生長速度緩慢,倍增時間長，一般自然條件下培養(yǎng)需要200d IOOOd或更長時間才能使用。因此，采用人工強化措施在短期內(nèi)培養(yǎng)Anammox菌群，使其迅速形成優(yōu)勢菌群在工程應(yīng)用上意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中工程應(yīng)用上Anammox菌群的培養(yǎng)難度較大，Anammox菌的生長速度緩慢,倍增時間長，一般自然條件下培養(yǎng)需要200d IOOOd或更長時間才能使用的技術(shù)性問題。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應(yīng)器、內(nèi)壓管式超濾膜、進水控制裝置、PH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調(diào)節(jié)裝置和電控自動恒溫裝置，其中，厭氧反應(yīng)器，用于培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群；內(nèi)壓管式超濾膜，用于控制出水和提供水力攪拌；進水控制裝置，用于去除進水中的氧并控制厭氧反應(yīng)器的進水；
pH自動調(diào)節(jié)裝置，用于自動調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍；平衡藥劑補充裝置，用于補充提供進水中氨氮氧化所需的電子供體不足，主要采用亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右；氣壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器上方的空氣壓力，并確保進入?yún)捬醴磻?yīng)器中的空氣無氧；電控自動恒溫裝置，用于調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍；所述厭氧反應(yīng)器設(shè)置在所述電控自動恒溫裝置內(nèi)，所述厭氧反應(yīng)器分別與內(nèi)壓管式超濾膜、PH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調(diào)節(jié)裝置連接。優(yōu)選地，所述厭氧反應(yīng)器的中部位置設(shè)有吸水管，所述厭氧反應(yīng)器的底部位置設(shè)有穿孔管，所述吸水管與所述內(nèi)壓管式超濾膜的進水口連接，所述穿孔管與所述內(nèi)壓管式超濾膜的出水ロ連接。優(yōu)選地，所述穿孔管側(cè)面設(shè)有若干通孔。優(yōu)選地，所述電控自動恒溫裝置包括水浴內(nèi)夾層，所述水浴內(nèi)夾層套設(shè)在所述厭氧反應(yīng)器外側(cè)。優(yōu)選地，還包括保溫層，所述水浴內(nèi)夾層和所述厭氧反應(yīng)器密封在所述保溫層內(nèi)。優(yōu)選地，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述厭氧反應(yīng)器的頂部的除氧水封裝置和單向?qū)С鰵怏w裝置，所述除氧水封裝置的出氣管與所述厭氧反應(yīng)器連接，所述單向?qū)С鰵怏w裝置的入氣ロ與所述厭氧反應(yīng)器連接。優(yōu)選地，所述除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，所述除氧水封裝置中設(shè)有進氣管和所述出氣管。優(yōu)選地，所述進水控制裝置包括進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐，所述進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐的出水ロ與所述厭氧反應(yīng)器連接。優(yōu)選地，所述pH自動調(diào)節(jié)裝置中的pH調(diào)節(jié)劑為重碳酸鹽。優(yōu)選地，所述平衡藥劑補充裝置根據(jù)進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點I、本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速増殖的環(huán)境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度；2、厭氧反應(yīng)器采用外置內(nèi)壓管式超濾膜錯流(crossflow)運行控制出水，不僅控制流失，并可以利用錯流循環(huán)混合液提供厭氧系統(tǒng)水力攪拌，整個運行環(huán)節(jié)出水量可以調(diào)控，且沒有任何其它含氧氣體混入；同吋，由于厭氧反應(yīng)器內(nèi)部沒有機械設(shè)備，使得系統(tǒng)的維護成本較低，管理方便。3、在厭氧反應(yīng)器周邊及底部設(shè)置水浴內(nèi)夾層，并在整個反應(yīng)系統(tǒng)的外部采用絕熱材料保溫層密封，能夠更好地保持溫度的穩(wěn)定；4、采用進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐除掉進水中的氧，調(diào)節(jié)罐為頂部設(shè)排氣裝置的密封罐體，按照進水流量計算水力停留時間為30min 60min之間，利用廢水中殘留好氧菌群將進水中的微量溶解氧消耗殆盡；并在制備調(diào)節(jié)藥劑時采用除氧水密閉配置措施，控制進水基本無溶解氧(溶解氧含量低于0. lmg/L)；5、在厭氧反應(yīng)器頂部設(shè)有除氧水封裝置和單向?qū)С鰵怏w裝置，確保反應(yīng)器內(nèi)部氣 體層無氧；在自動控制進出水條件下，系統(tǒng)上部空間基本變化不大，主要是反應(yīng)器產(chǎn)生的N2和少量惰性氣體需要及時導出，因此，除氧水封裝置的藥劑耗量很小，僅需要定期檢查更換除氧亞硫酸鈉(sodium sulfite)溶液即可；6、采用重碳酸鹽作為pH調(diào)節(jié)劑，通過自動控制投加，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值可以控制在適宜范圍。7、對于前置進水中的氨離子(NH4+)與亞硝酸根(NOf)比例要求不高，通過平衡藥劑補充裝置，根據(jù)進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右適宜范圍。


圖I為本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明。請參閱圖1，本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應(yīng)器I、內(nèi)壓管式超濾膜4、進水控制裝置7、pH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調(diào)節(jié)裝置和電控自動恒溫裝置，厭氧反應(yīng)器I設(shè)置在電控自動恒溫裝置內(nèi)，厭氧反應(yīng)器I分別與內(nèi)壓管式超濾膜4、pH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置7和氣壓調(diào)節(jié)裝置連接。厭氧反應(yīng)器I的中部位置設(shè)有吸水管11，厭氧反應(yīng)器I的底部位置設(shè)有穿孔管12，吸水管11從厭氧反應(yīng)器伸出后與內(nèi)壓管式超濾膜4的進水口連接，穿孔管12從厭氧反應(yīng)器伸出后與內(nèi)壓管式超濾膜4的出水ロ連接，穿孔管12的側(cè)面設(shè)有若干通孔。利用錯流循環(huán)從底部穿孔管12噴射對厭氧反應(yīng)器內(nèi)進行水力攪拌。攪拌主要有兩個作用，一個是利用高速水流和水泵葉輪剪切作用將Anammox菌群分散，打開菌體與水的接觸表面，使微生物處理的表面?zhèn)髻|(zhì)效率最高；另ー個作用是對裝置內(nèi)部混合液進行充分攪拌，強化對流傳質(zhì)。由于厭氧反應(yīng)器內(nèi)部沒有機械設(shè)備，使得系統(tǒng)的維護成本較低，管理方便。電控自動恒溫裝置包括水浴內(nèi)夾層2，水浴內(nèi)夾層2套設(shè)在厭氧反應(yīng)器I外側(cè)。水浴內(nèi)夾層2與外部的水流管路形成水路循環(huán)，外部的水流管路上設(shè)有加熱器。本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置還包括保溫層3，水浴內(nèi)夾層2和厭氧反應(yīng)器I密封在保溫層3內(nèi)。保溫層3采用絕熱材料制成。本發(fā)明通過水浴內(nèi)夾層和保溫層可使得厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的溫度能更穩(wěn)定地保持在適宜的范圍內(nèi)。氣壓調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在厭氧反應(yīng)器的頂部的除氧水封裝置5和單向?qū)С鰵怏w裝置6，除氧水封裝置5用于給厭氧反應(yīng) 器補充氣體，單向?qū)С鰵怏w裝置6用于將厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的N2和少量惰性氣體及時導出。除氧水封裝置的出氣管與厭氧反應(yīng)器連接，單向?qū)С鰵怏w裝置的入氣ロ與厭氧反應(yīng)器連接。除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，除氧水封裝置中設(shè)有進氣管和出氣管。在自動控制進出水條件下，系統(tǒng)上部空間基本變化不大，主要是反應(yīng)器產(chǎn)生的N2和少量惰性氣體需要及時導出，因此，除氧水封裝置的藥劑耗量很小，僅需要定期檢查更換除氧亞硫酸鈉(sodium sulfite)溶液即可。進水控制裝置7包括進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐，進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐的出水ロ與厭氧反應(yīng)器I連接。采用進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐去除進水中的氧，調(diào)節(jié)罐為頂部設(shè)排氣裝置的密封罐體，按照進水流量計算水力停留時間為30min 60min之間，利用廢水中殘留好氧菌群將進水中的微量溶解氧消耗殆盡；并在制備調(diào)節(jié)藥劑時采用除氧水密閉配置措施，控制進水基本無溶解氧(溶解氧含量低于0. lmg/L)。本發(fā)明的pH自動調(diào)節(jié)裝置，用于自動調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值，pH自動調(diào)節(jié)裝置中的PH調(diào)節(jié)劑為重碳酸鹽。采用重碳酸鹽作為pH調(diào)節(jié)劑，通過自動控制投加，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)PH值可以控制在適宜范圍，并且，通過重碳酸鹽調(diào)節(jié)pH值，可使得pH值范圍更穩(wěn)定，變化不大。本發(fā)明的平衡藥劑補充裝置，可根據(jù)進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，通過計量投加泵聯(lián)動，自動實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右，提供厭氧氨氧化微生物菌群快速繁殖所需要的平衡營養(yǎng)供給條件。使用時，先將污水處理廠的厭氧污泥或垃圾填埋場調(diào)節(jié)池的中下層滲浙液作為接種母液放入?yún)捬醴磻?yīng)器；然后將進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐處理后的除氧水通入?yún)捬醴磻?yīng)器，使液位升至厭氧反應(yīng)器的有效液位；再用PH自動調(diào)節(jié)裝置將厭氧反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液的pH值調(diào)至7. 5-8 ;再用電控自動恒溫裝置將水浴內(nèi)夾層中水浴的溫度調(diào)至38°C ;啟動內(nèi)壓管式超濾膜控制出水，同時對厭氧反應(yīng)器的反應(yīng)液起到攪拌作用；厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的N2和少量惰性氣體從單向?qū)С鰵怏w裝置導出，將空氣通入除氧水封裝置中，經(jīng)除氧后的空氣進入到厭氧反應(yīng)器以起到調(diào)節(jié)壓力的作用；通過進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，利用計量投加泵聯(lián)動，自動實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右，提供厭氧氨氧化微生物菌群快速繁殖所需要的平衡營養(yǎng)供給條件。本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速增殖的環(huán)境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在于，包括厭氧反應(yīng)器、內(nèi)壓管式超濾膜、進水控制裝置、PH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調(diào)節(jié)裝置和電控自動恒溫裝置，其中， 厭氧反應(yīng)器，用于培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群； 內(nèi)壓管式超濾膜，用于控制出水和提供水力攪拌； 進水控制裝置，用于去除進水中的氧并控制厭氧反應(yīng)器的進水； PH自動調(diào)節(jié)裝置，用于自動調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍； 平衡藥劑補充裝置，用于補充提供進水中氨氮氧化所需的電子供體不足，主要采用亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右； 氣壓調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器上方的空氣壓力，并確保進入?yún)捬醴磻?yīng)器中的空氣無氧； 電控自動恒溫裝置，用于調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度，使厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍； 所述厭氧反應(yīng)器設(shè)置在所述電控自動恒溫裝置內(nèi)，所述厭氧反應(yīng)器分別與內(nèi)壓管式超濾膜、PH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調(diào)節(jié)裝置連接。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述厭氧反應(yīng)器的中部位置設(shè)有吸水管，所述厭氧反應(yīng)器的底部位置設(shè)有穿孔管，所述吸水管與所述內(nèi)壓管式超濾膜的進水口連接，所述穿孔管與所述內(nèi)壓管式超濾膜的出水ロ連接。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述穿孔管側(cè)面設(shè)有若干通孔。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述電控自動恒溫裝置包括水浴內(nèi)夾層，所述水浴內(nèi)夾層套設(shè)在所述厭氧反應(yīng)器外側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，還包括保溫層，所述水浴內(nèi)夾層和所述厭氧反應(yīng)器密封在所述保溫層內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述厭氧反應(yīng)器的頂部的除氧水封裝置和單向?qū)С鰵怏w裝置，所述除氧水封裝置的出氣管與所述厭氧反應(yīng)器連接，所述單向?qū)С鰵怏w裝置的入氣ロ與所述厭氧反應(yīng)器連接。
7.如權(quán)利要求6所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，所述除氧水封裝置中設(shè)有進氣管和所述出氣管。
8.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述進水控制裝置包括進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐，所述進水生物預(yù)除氧調(diào)節(jié)罐的出水ロ與所述厭氧反應(yīng)器連接。
9.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述PH自動調(diào)節(jié)裝置中的pH調(diào)節(jié)劑為重碳酸鹽。
10.如權(quán)利要求I所述的ー種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述平衡藥劑補充裝置根據(jù)進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應(yīng)器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當 量比例保持I : I左右。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置。本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應(yīng)器、內(nèi)壓管式超濾膜、進水控制裝置、pH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調(diào)節(jié)裝置和電控自動恒溫裝置，所述厭氧反應(yīng)器設(shè)置在所述電控自動恒溫裝置內(nèi)，所述厭氧反應(yīng)器分別與內(nèi)壓管式超濾膜、pH自動調(diào)節(jié)裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調(diào)節(jié)裝置連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的快速篩選培養(yǎng)厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速增殖的環(huán)境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度。
文檔編號C12R1/01GK102864068SQ201210331229
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者曹達文, 戴曉虎, 張東曙, 張靜晨, 王小存, 薛勇剛 申請人:上海同濟環(huán)境工程科技有限公司