一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法
【專利摘要】一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法，它涉及一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法。本發(fā)明是要解決目前厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)技術(shù)中存在的菌種生長緩慢、難以得到游離菌種的技術(shù)問題。本發(fā)明的裝置包括反應(yīng)器、微濾膜組件、進(jìn)水管、出水管、進(jìn)氣管、出氣管、蠕動泵、進(jìn)水瓶、出水瓶和螺紋蓋；進(jìn)水瓶與進(jìn)水管連通，進(jìn)水管上設(shè)置一個蠕動泵，出水管與出水瓶連通，出水管上設(shè)置一個蠕動泵，出水管與微濾膜組件相連，進(jìn)氣管通過螺紋蓋后完全浸沒在反應(yīng)器的培養(yǎng)基中，出氣管通過螺紋蓋進(jìn)入反應(yīng)器中；本發(fā)明的裝置的使用方法如下：一、配制培養(yǎng)基；二、接種污泥；三、富集厭氧氨氧化菌。本發(fā)明應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
【專利說明】一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國三大湖泊(太湖、巢湖、滇池)頻繁爆發(fā)水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到了水體功能的發(fā)揮，并直接威脅到居民用水的安全和健康。為應(yīng)對日益嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化問題，如何經(jīng)濟(jì)有效地去除水體中的氮素已成為水工程行業(yè)的一個熱點(diǎn)話題，受到越來越多學(xué)者的關(guān)注和研究。目前，廣泛應(yīng)用的硝化反硝化工藝對水體中氮素的治理起到了一定的作用，但仍然存在著諸多問題:1、氨氮的完全硝化需要消耗大量的溶解氧，動力消耗大；2、反硝化工程需要外加有機(jī)碳源，運(yùn)行成本高；3、工藝流程長，占地面積大，基建投資高；4、污泥產(chǎn)量大，進(jìn)一步增加處理成本。隨著人類社會對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高和“可持續(xù)發(fā)展”、“節(jié)能減排”戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝顯然不能滿足現(xiàn)代廢水處理的要求。因此，在最大限度地節(jié)約資源和能源的前提下，研究高效污水脫氮工藝勢在必行。
[0003]1992年，荷蘭代爾夫特大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一種新型脫氮微生物一厭氧氨氧化菌，它能夠在厭氧條件下，利用氨鹽為電子供體，亞硝酸鹽為電子受體，并將水體中的氮素轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。隨后的20多年時間里，許多基于厭氧氨氧化菌的新型污水脫氮工藝相繼被提出和應(yīng)用，諸如SHAR0N-ANAMM0X工藝、DEMOX工藝、OLAND工藝和CANON工藝。相比傳統(tǒng)硝化反硝化工藝，這些工藝縮短了脫氮路徑，有效降低了基建費(fèi)用和運(yùn)行成本(節(jié)省63%的曝氣量和100%的有機(jī)碳源)，是一種低碳的、可持續(xù)的污水處理技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于厭氧氨氧化菌是一種革蘭氏陰性光損性球狀菌，屬于嚴(yán)格厭氧自養(yǎng)菌，生長速度緩慢，世代周期很長(約11天)，對生長環(huán)境要求比較苛刻，直接導(dǎo)致了厭氧氨氧化菌難以富集培養(yǎng)，使得對于厭氧氨氧化菌的生理生態(tài)特性等基礎(chǔ)性研究不夠，從而制約了厭氧氨氧化工藝的進(jìn)一步工程應(yīng)用。目前，已報道的成功富集厭氧氨氧化菌的反應(yīng)器主要有SBR、UASB和生物轉(zhuǎn)盤等，這些反應(yīng)器富集得到的厭氧氨氧化菌通常以顆粒污泥或附著生物膜形式存在，被大量胞外聚合物所包裹，并不利于對厭氧氨氧化菌的微生物學(xué)研究。因此，有效避免厭氧氨氧化菌的“自凝集”現(xiàn)象，獲得游離態(tài)的厭氧氨氧化菌，是進(jìn)一步獲知厭氧氨氧化菌生理生化特性的關(guān)鍵所在，也是推進(jìn)厭氧氨氧化工藝的發(fā)展和成熟的瓶頸之一。然而，現(xiàn)階段有關(guān)如何高效富集游離態(tài)厭氧氨氧化菌的方法和裝置的研究和報道還比較少。
[0004]綜上所述目前厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)技術(shù)中存在的菌種生長緩慢、難以得到游離菌種的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是要解決目前厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)技術(shù)中存在的菌種生長緩慢、難以得到游離菌種的技術(shù)問題，從而提供一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置及其使用方法。
[0006]本發(fā)明的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，它包括反應(yīng)器、磁力攪拌器、微濾膜組件、進(jìn)水管、出水管、進(jìn)氣管、出氣管、高純氮?dú)馄俊袷綒怏w流量計、蠕動泵、注射器式進(jìn)水瓶、注射器式出水瓶和螺紋蓋；螺紋蓋緊密地蓋在反應(yīng)器的瓶口處，注射器式進(jìn)水瓶的出水口與進(jìn)水管的入水口連通，進(jìn)水管上設(shè)置一個蠕動泵，進(jìn)水管穿過螺紋蓋進(jìn)入到反應(yīng)器的里面，出水管的出水口與注射器式出水瓶的入水口連通，出水管上設(shè)置一個蠕動泵，出水管的入水口穿過螺紋蓋與微濾膜組件相連，微濾膜組件懸于反應(yīng)器中，反應(yīng)器放置在磁力攪拌器上面，進(jìn)氣管的進(jìn)氣口與高純氮?dú)馄康某鰵饪谙噙B，進(jìn)氣管的出氣口通過螺紋蓋后完全浸沒在反應(yīng)器的培養(yǎng)基中，出氣管的入氣口通過螺紋蓋進(jìn)入反應(yīng)器中，出氣管的出氣口與濕式氣體流量計連通，反應(yīng)器外壁包裹一層鋁箔紙；
[0007] 本發(fā)明的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法如下:
[0008]—、配制淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基,其中淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中硫酸氨的濃度為lOOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為IOOmmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L，無水氯化鈣的濃度為
1.0mmol/L,硫酸鎂的濃度為0.4mmol/L,七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L,酵母提取物的濃度為1.0mg/L，微量元素溶液的濃度為1.25mL/L ;微量元素溶液中Na2EDTA的濃度為15g/L，ZnSO4.7H20 的濃度為 0.43g/L，CoCl2.6H20 的濃度為 0.24g/L，MnCl2.4H20 的濃度為 0.99g/L, CuSO4.5H20 的濃度為 0.25g/L, NaMoO4.2H20 的濃度為 0.22g/L, NiCl2.6H20的濃度為 0.19g/L，NaSeO4.IOH2O 的濃度為 0.21g/L，H3BO4 的濃度為 0.014g/L ；
[0009]海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中海鹽33g/L，硫酸氨的濃度為lOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為10mmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L，七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L ；
[0010]培養(yǎng)基配制完成后進(jìn)行加熱煮沸，煮沸保持20min~25min,自然冷卻至室溫,在加熱、煮沸和自然冷卻的過程中要一直向培養(yǎng)基中通入氮?dú)猓?br> [0011]在配制好淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基后,用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值為7.5 ；
[0012]二、在蓋好螺紋蓋的條件下將高純氮?dú)馄客ㄟ^進(jìn)氣管向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器中的氧氣排完為止，打開螺紋蓋，在通氮?dú)獾臈l件下迅速將步驟一配置好的PH值為7.5的培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器中并完全浸沒微濾膜組件，然后在通氮?dú)獾臈l件下迅速在反應(yīng)器中的培養(yǎng)基上接種污泥，蓋好螺紋蓋，繼續(xù)通入氮?dú)?0min~25min后停止通入氮?dú)?；步驟二所述的污泥為含有厭氧氨氧化菌的接種物；
[0013]三、將反應(yīng)器放入恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱的溫度為35°C~37°C，將注射器式進(jìn)水瓶吸入步驟一配制的pH值為7.5的培養(yǎng)基，啟動磁力攪拌器，然后啟動蠕動泵使得注射器式進(jìn)水瓶中的培養(yǎng)基進(jìn)入反應(yīng)器中，進(jìn)水管通入反應(yīng)器中的培養(yǎng)基的水力停留時間為12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為6天,定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為I天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至lOOmg/L時，即完成厭氧氨氧化菌的富集；在步驟三培養(yǎng)厭氧氨氧化菌的過程中每10天更換一次微濾膜組件，更換微濾膜組件的過程在IOmin之內(nèi)完成，并且在更換微濾膜組件的過程中一直向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵敝粮鼡Q完為止。
[0014]本發(fā)明的游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的工作原理如下:
[0015]本發(fā)明的游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的反應(yīng)器由圓柱形無色透明玻璃構(gòu)成，入口采用硅膠墊加螺紋蓋密封，螺紋蓋上開有進(jìn)水管、出水管、進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)水部分采用一個注射器式進(jìn)水瓶，能夠在保證進(jìn)水流速恒定的情況下，有效避免空氣中氧氣的侵入，從而保證了裝置的密封厭氧環(huán)境，出水部分采用的是內(nèi)置微濾膜組件能夠有效截留反應(yīng)器內(nèi)污泥絮體，避免厭氧氨氧化菌菌體的流失，達(dá)到快速富集的目的；反應(yīng)器的進(jìn)水和出水由蠕動泵完成；本裝置并未設(shè)置對膜組件的反沖洗，而是一方面采用低膜通量方式運(yùn)行，降低膜組件污染的速度，另一方面通過周期性更換膜組件保證反應(yīng)器的正常穩(wěn)定運(yùn)行；在更換膜組件時，為保證反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境，本裝置設(shè)有進(jìn)氣系統(tǒng)，通過向反應(yīng)器中鼓入高純氮?dú)猓乐箍諝庵醒鯕獾臐B入；本裝置的集氣管連接一個濕式流量計，完成對反應(yīng)器內(nèi)氮?dú)猱a(chǎn)量的計量，從而方便判斷反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
[0017](I)本發(fā)明采用微濾膜組件出水，能夠有效截留反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化菌，避免菌種的流失，從而達(dá)到厭氧氨氧化菌達(dá)到快速富集；
[0018](2)本發(fā)明通過高強(qiáng)度的磁力攪拌，除了可以提高傳質(zhì)速率，還可以使得反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化菌處于分散流化狀態(tài)，有效避免顆粒污泥的形成；
[0019](3)本發(fā)明進(jìn)水采用注射器式進(jìn)水瓶，能夠有效防止空氣中氧氣的滲入，保證了反應(yīng)器內(nèi)的嚴(yán)格厭氧狀態(tài)；
[0020](4)本發(fā)明在整個富集培養(yǎng)過程中采用連續(xù)進(jìn)水和連續(xù)出水，能夠及時將反應(yīng)器內(nèi)代謝產(chǎn)物排出，避免其對厭氧氨氧化菌的毒害作用；
[0021](5)本發(fā)明在培養(yǎng)初期采用低污泥負(fù)荷，隨著培養(yǎng)的運(yùn)行，逐步提高污泥負(fù)荷，能夠有效避免亞硝酸鹽對厭氧氨氧化菌的抑制作用，同時能夠保證反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化菌始終處于對數(shù)增長期，維持較高的代謝活性；
[0022](6)本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于控制；
[0023](7)本發(fā)明的培養(yǎng)方法簡單易行，培養(yǎng)周期短，可以得到游離態(tài)的厭氧氨氧化菌，氮素的去除率達(dá)到80%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的結(jié)構(gòu)圖，I為反應(yīng)器，2為磁力攪拌器，3為微濾膜組件，4為進(jìn)水管，5為出水管，6為進(jìn)氣管，7為出氣管，8為高純氮?dú)馄浚?為濕式氣體流量計，10為蠕動泵，11為注射器式進(jìn)水瓶，12為注射器式出水瓶，13為螺紋
至JHL ο
【具體實(shí)施方式】
[0025]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1，本實(shí)施方式中一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，它包括反應(yīng)器1、磁力攪拌器2、微濾膜組件3、進(jìn)水管4、出水管5、進(jìn)氣管6、出氣管7、高純氮?dú)馄?、濕式氣體流量計9、蠕動泵10、注射器式進(jìn)水瓶11、注射器式出水瓶12和螺紋蓋13 ;螺紋蓋13緊密地蓋在反應(yīng)器I的瓶口處，注射器式進(jìn)水瓶11的出水口與進(jìn)水管4的入水口連通，進(jìn)水管4上設(shè)置一個蠕動泵10，進(jìn)水管4穿過螺紋蓋13進(jìn)入到反應(yīng)器I的里面，出水管5的出水口與注射器式出水瓶12的入水口連通，出水管5上設(shè)置一個蠕動泵10，出水管5的入水口穿過螺紋蓋13與微濾膜組件3相連，微濾膜組件3懸于反應(yīng)器I中，反應(yīng)器I放置在磁力攪拌器2上面，進(jìn)氣管6的進(jìn)氣口與高純氮?dú)馄?的出氣口相連，進(jìn)氣管6的出氣口通過螺紋蓋13后完全浸沒在反應(yīng)器I的培養(yǎng)基中，出氣管7的入氣口通過螺紋蓋13進(jìn)入反應(yīng)器I中，出氣管7的出氣口與濕式氣體流量計9連通，反應(yīng)器I外壁包裹一層鋁箔紙；
[0026]本實(shí)施方式的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法如下:
[0027]—、配制淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基,其中淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中硫酸氨的濃度為lOOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為IOOmmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L，無水氯化鈣的濃度為
1.0mmol/L,硫酸鎂的濃度為0.4mmol/L,七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L,酵母提取物的濃度為1.0mg/L，微量元素溶液的濃度為1.25mL/L ;微量元素溶液中Na2EDTA的濃度為15g/L，ZnSO4.7H20 的濃度為 0.43g/L，CoCl2.6H20 的濃度為 0.24g/L，MnCl2.4H20 的濃度為 0.99g/L, CuSO4.5H20 的濃度為 0.25g/L, NaMoO4.2H20 的濃度為 0.22g/L, NiCl2.6H20的濃度為 0.19g/L，NaSeO4.IOH2O 的濃度為 0.21g/L，H3BO4 的濃度為 0.014g/L ；
[0028]海洋型厭氧氨氧化 菌的培養(yǎng)基中海鹽33g/L，硫酸氨的濃度為lOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為10mmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L，七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L ；
[0029]培養(yǎng)基配制完成后進(jìn)行加熱煮沸，煮沸保持20min~25min，自然冷卻至室溫，在加熱、煮沸和自然冷卻的過程中要一直向培養(yǎng)基中通入氮?dú)猓?br> [0030]在配制好淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基后,用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值為7.5 ；
[0031]二、在蓋好螺紋蓋13的條件下將高純氮?dú)馄?通過進(jìn)氣管6向反應(yīng)器I中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器I中的氧氣排完為止，打開螺紋蓋13，在通氮?dú)獾臈l件下迅速將步驟一配置好的PH值為7.5的培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器I中并完全浸沒微濾膜組件3，然后在通氮?dú)獾臈l件下迅速在反應(yīng)器I中的培養(yǎng)基上接種污泥，蓋好螺紋蓋13，繼續(xù)通入氮?dú)?0min~25min后停止通入氮?dú)?；步驟二所述的污泥為含有厭氧氨氧化菌的接種物；
[0032]三、將反應(yīng)器I放入恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱的溫度為35°C~37°C，將注射器式進(jìn)水瓶11吸入步驟一配制的pH值為7.5的培養(yǎng)基，啟動磁力攪拌器2，然后啟動蠕動泵10使得注射器式進(jìn)水瓶11中的培養(yǎng)基進(jìn)入反應(yīng)器I中，進(jìn)水管4通入反應(yīng)器I中的培養(yǎng)基的水力停留時間為12天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為9天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為6天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為3天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為I天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，即完成厭氧氨氧化菌的富集；在步驟三培養(yǎng)厭氧氨氧化菌的過程中每10天更換一次微濾膜組件3，更換微濾膜組件3的過程在IOmin之內(nèi)完成，并且在更換微濾膜組件3的過程中一直向反應(yīng)器I中通入氮?dú)庵敝粮鼡Q完為止。
[0033]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:反應(yīng)器I為圓柱形無色透明玻璃瓶。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:微濾膜組件3的孔徑為0.1 μ m。其他與【具體實(shí)施方式】一或二之一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:微濾膜組件3的孔徑為0.1 μ m。其他與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四不同的是:磁力攪拌器2的轉(zhuǎn)速為200rpm~250rpm。其他與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0037]采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果: [0038]試驗(yàn)一:本試驗(yàn)的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，它包括反應(yīng)器1、磁力攪拌器2、微濾膜組件3、進(jìn)水管4、出水管5、進(jìn)氣管6、出氣管7、高純氮?dú)馄?、濕式氣體流量計9、蠕動泵10、注射器式進(jìn)水瓶11、注射器式出水瓶12和螺紋蓋13 ;螺紋蓋13緊密地蓋在反應(yīng)器I的瓶口處，注射器式進(jìn)水瓶11的出水口與進(jìn)水管4的入水口連通，進(jìn)水管4上設(shè)置一個蠕動泵10，進(jìn)水管4穿過螺紋蓋13進(jìn)入到反應(yīng)器I的里面，出水管5的出水口與注射器式出水瓶12的入水口連通，出水管5上設(shè)置一個蠕動泵10，出水管5的入水口穿過螺紋蓋13與微濾膜組件3相連，微濾膜組件3懸于反應(yīng)器I中，反應(yīng)器I放置在磁力攪拌器2上面，進(jìn)氣管6的進(jìn)氣口與高純氮?dú)馄?的出氣口相連，進(jìn)氣管6的出氣口通過螺紋蓋13后完全浸沒在反應(yīng)器I的培養(yǎng)基中，出氣管7的入氣口通過螺紋蓋13進(jìn)入反應(yīng)器I中，出氣管7的出氣口與濕式氣體流量計9連通，反應(yīng)器I外壁包裹一層鋁箔紙；微濾膜組件3的孔徑為0.1 μ m ;反應(yīng)器I為圓柱形無色透明玻璃瓶；
[0039]本試驗(yàn)的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法如下:
[0040]一、配制淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基,淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中硫酸氨的濃度為100mmol/L，亞硝酸鈉的濃度為100mmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L,無水氯化鈣的濃度為1.0mmol/L,硫酸鎂的濃度為0.4mmol/L,七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L，酵母提取物的濃度為1.0mg/L，微量元素溶液的濃度為1.25mL/L ;微量元素溶液中Na2EDTA的濃度為15g/L，ZnSO4.7H20的濃度為0.43g/L，CoCl2.6Η20 的濃度為 0.24g/L，MnCl2.4Η20 的濃度為 0.99g/L，CuSO4.5Η20 的濃度為 0.25g/L, NaMoO4.2H20 的濃度為 0.22g/L, NiCl2.6H20 的濃度為 0.19g/L, NaSeO4.IOH2O 的濃度為 0.21g/L，H3BO4 的濃度為 0.014g/L ；
[0041]培養(yǎng)基配制完成后進(jìn)彳了加熱煮沸，煮沸保持20min,自然冷卻至室溫，在加熱、煮沸和自然冷卻的過程中要一直向培養(yǎng)基中通入氮?dú)猓?br> [0042]在配制好淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值為7.5 ;
[0043]二、在蓋好螺紋蓋的條件下將高純氮?dú)馄客ㄟ^進(jìn)氣管向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器中的氧氣排完為止，打開螺紋蓋，在通氮?dú)獾臈l件下迅速將步驟一配置好的PH值為7.5的培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器中并完全浸沒微濾膜組件，然后在通氮?dú)獾臈l件下迅速在反應(yīng)器中的培養(yǎng)基上接種污泥，蓋好螺紋蓋，繼續(xù)通入氮?dú)?0min后停止通入氮?dú)猓徊襟E二所述的污泥為全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的活性污泥；
[0044]三、將反應(yīng)器放入恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱的溫度為37°C，將注射器式進(jìn)水瓶吸入步驟一配制的pH值為7.5的培養(yǎng)基，啟動磁力攪拌器，攪拌速度為230rpm，然后啟動蠕動泵使得注射器式進(jìn)水瓶中的培養(yǎng)基進(jìn)入反應(yīng)器中，進(jìn)水管通入反應(yīng)器中的培養(yǎng)基的水力停留時間為12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為6天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為I天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，即完成厭氧氨氧化菌的富集；在步驟三培養(yǎng)厭氧氨氧化菌的過程中每10天更換一次微濾膜組件，更換微濾膜組件的過程在IOmin之內(nèi)完成，并且在更換微濾膜組件的過程中一直向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵敝粮鼡Q完為止；磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為200rpm ~250rpmo
[0045]采用上述裝置和方法，經(jīng)過大約30天的運(yùn)行，水力停留時間由最初的12天縮短至I天，總氮去除率穩(wěn)定在80%以上；同時，可以觀察到反應(yīng)器內(nèi)混合液呈現(xiàn)深紅色，表明厭氧氨氧化菌得到高效富集；另外，反應(yīng)器內(nèi)厭氧氨氧化菌并未出現(xiàn)自凝集現(xiàn)象，無顆粒污泥形成，且停止攪拌后靜置數(shù)小時，未觀察到絮凝沉淀，說明富集所得厭氧氨氧化菌處于游離態(tài)。
[0046]試驗(yàn)二:本試驗(yàn)的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，它包括反應(yīng)器1、磁力攪拌器2、微濾膜組件3、進(jìn)水管4、出水管5、進(jìn)氣管6、出氣管7、高純氮?dú)馄?、濕式氣體流量計9、蠕動泵10、注射器式進(jìn)水瓶11、注射器式出水瓶12和螺紋蓋13 ;螺紋蓋13緊密地蓋在反應(yīng)器I的瓶口處，注射器式進(jìn)水瓶11的出水口與進(jìn)水管4的入水口連通，進(jìn)水管4上設(shè)置一個蠕動泵10，進(jìn)水管4穿過螺紋蓋13進(jìn)入到反應(yīng)器I的里面，出水管5的出水口與注射器式出水瓶12的入水口連通，出水管5上設(shè)置一個蠕動泵10，出水管5的入水口穿過螺紋蓋13與微濾膜組件3相連，微濾膜組件3懸于反應(yīng)器I中，反應(yīng)器I放置在磁力攪拌器2上面，進(jìn)氣管6的進(jìn)氣口與高純氮?dú)馄?的出氣口相連，進(jìn)氣管6的出氣口通過螺紋蓋13后完全浸沒在反應(yīng)器I的培養(yǎng)基中，出氣管7的入氣口通過螺紋蓋13進(jìn)入反應(yīng)器I中，出氣管7的出氣口與濕式氣體流量計9連通，反應(yīng)器I外壁包裹一層鋁箔紙；微濾膜組件3的孔徑為0.1 μ m ;反應(yīng)器I為圓柱形無色透明玻璃瓶；
[0047]本試驗(yàn)的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法如下:
[0048]—、配制海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基，海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中海鹽33g/L，硫酸氨的濃度為lOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為lOmmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L,磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L,七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L ；
[0049]培養(yǎng)基配制完成后進(jìn)彳了加熱煮沸，煮沸保持20min,自然冷卻至室溫，在加熱、煮沸和自然冷卻的過程中要一直向培養(yǎng)基中通入氮?dú)猓籟0050]在配制好海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值為7.5 ;
[0051]二、在蓋好螺紋蓋的條件下將高純氮?dú)馄客ㄟ^進(jìn)氣管向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器中的氧氣排完為止，打開螺紋蓋，在通氮?dú)獾臈l件下迅速將步驟一配置好的PH值為7.5的培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器中并完全浸沒微濾膜組件，然后在通氮?dú)獾臈l件下迅速在反應(yīng)器中的培養(yǎng)基上接種污泥，蓋好螺紋蓋，繼續(xù)通入氮?dú)?0min后停止通入氮?dú)猓徊襟E二所述的污泥為渤海灣底泥； [0052]三、將反應(yīng)器放入恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱的溫度為37°C，將注射器式進(jìn)水瓶吸入步驟一配制的pH值為7.5的培養(yǎng)基，啟動磁力攪拌器，攪拌速度為230rpm，然后啟動蠕動泵使得注射器式進(jìn)水瓶中的培養(yǎng)基進(jìn)入反應(yīng)器中，進(jìn)水管通入反應(yīng)器中的培養(yǎng)基的水力停留時間為12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為6天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至IO Omg/L時，將水力停留時間縮短為I天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，即完成厭氧氨氧化菌的富集；在步驟三培養(yǎng)厭氧氨氧化菌的過程中每10天更換一次微濾膜組件，更換微濾膜組件的過程在IOmin之內(nèi)完成，并且在更換微濾膜組件的過程中一直向反應(yīng)器中通入氮?dú)庵敝粮鼡Q完為止；磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為200rpm ~250rpmo
[0053]采用上述裝置及方法，培養(yǎng)大約120天，水力停留時間由最初的12天縮短至I天，總氮去除率穩(wěn)定在80%以上；反應(yīng)器內(nèi)污泥顏色逐漸由灰褐色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罴t色，且顏色逐漸加深，表明厭氧氨氧化菌得到富集和增殖；停止攪拌數(shù)小時，并未出現(xiàn)污泥沉淀現(xiàn)象，表明富集所得厭氧氨氧化菌處于游離狀態(tài)，分散性較好。
【權(quán)利要求】
1.一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，其特征在于游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，它包括反應(yīng)器(1)、磁力攪拌器(2)、微濾膜組件(3)、進(jìn)水管(4)、出水管(5)、進(jìn)氣管(6)、出氣管(7)、高純氮?dú)馄?8)、濕式氣體流量計(9)、蠕動泵(10)、注射器式進(jìn)水瓶(11)、注射器式出水瓶(12)和螺紋蓋(13);螺紋蓋(13)緊密地蓋在反應(yīng)器(1)的瓶口處，注射器式進(jìn)水瓶(11)的出水口與進(jìn)水管(4)的入水口連通，進(jìn)水管(4)上設(shè)置一個蠕動泵(10)，進(jìn)水管(4)穿過螺紋蓋(13)進(jìn)入到反應(yīng)器(1)的里面，出水管(5)的出水口與注射器式出水瓶(12)的入水口連通，出水管(5)上設(shè)置一個蠕動泵(10)，出水管(5)的入水口穿過螺紋蓋(13 )與微濾膜組件(3 )相連，微濾膜組件(3 )懸于反應(yīng)器(1)中，反應(yīng)器(1)放置在磁力攪拌器(2)上面，進(jìn)氣管(6)的進(jìn)氣口與高純氮?dú)馄?8)的出氣口相連，進(jìn)氣管(6)的出氣口通過螺紋蓋(13)后完全浸沒在反應(yīng)器(1)的培養(yǎng)基中，出氣管(7)的入氣口通過螺紋蓋(13)進(jìn)入反應(yīng)器(I)中，出氣管(7)的出氣口與濕式氣體流量計(9 )連通，反應(yīng)器(I)外壁包裹一層鋁箔紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，其特征在于反應(yīng)器(I)為圓柱形無色透明玻璃瓶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置，其特征在微濾膜組件(3)的孔徑為0.1 μ m。
4.使用如權(quán)利要求1所述的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的方法，其特征在于游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法如下: 一、配制淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基，其中淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中硫酸氨的濃度為lOOmmol/L，亞硝酸鈉的濃度為lOOmmol/L，碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L，磷酸二氫鈉的濃度為0.18mmol/L，無水氯化鈣的濃度為1.0mmol/L，硫酸鎂的濃度為0.4mmol/L,七水硫酸亞鐵的濃度為0.045mmol/L，酵母提取物的濃度為1.0mg/L，微量元素溶液的濃度為1.25mL/L ;微量元素溶液中Na2EDTA的濃度為15g/L，ZnSO4.7Η20 的濃度為 0.43g/L，CoCl2.6Η20 的濃度為 0.24g/L，MnCl2.4Η20 的濃度為 0.99g/L，CuSO4.5H20 的濃度為 0.25g/L，NaMoO4.2H20 的濃度為 0.22g/L，NiCl2.6H20 的濃度為0.19g/L，NaSeO4.IOH2O 的濃度為 0.21g/L，H3BO4 的濃度為 0.014g/L ； 海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基中海鹽33g/L，硫酸氨的濃度為10mmol/L，亞硝酸鈉的濃度為10mmol/L,碳酸氫鉀的濃度為15mmol/L,磷酸二氫鈉的濃度為0.1Smmo1ZL,七水硫酸亞鐵的濃度為0.(MSmmo1ZL ； 培養(yǎng)基配制完成后進(jìn)行加熱煮沸，煮沸保持20min~25min，自然冷卻至室溫，在加熱、煮沸和自然冷卻的過程中要一直向培養(yǎng)基中通入氮?dú)猓? 在配制好淡水型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基或海洋型厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值為7.5 ； 二、在蓋好螺紋蓋(13)的條件下將高純氮?dú)馄?8)通過進(jìn)氣管(6)向反應(yīng)器(1)中通入氮?dú)庵练磻?yīng)器(1)中的氧氣排完為止，打開螺紋蓋(13)，在通氮?dú)獾臈l件下迅速將步驟一配置好的PH值為7.5的培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器(1)中并完全浸沒微濾膜組件(3)，然后在通氮?dú)獾臈l件下迅速在反應(yīng)器(1)中的培養(yǎng)基上接種污泥，蓋好螺紋蓋(13)，繼續(xù)通入氮?dú)?0min~25min后停止通入氮?dú)?；步驟二所述的污泥為含有厭氧氨氧化菌的接種物； 三、將反應(yīng)器(I)放入恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置恒溫培養(yǎng)箱的溫度為35°C~37°C，將注射器式進(jìn)水瓶(11)吸入步驟一配制的pH值為7.5的培養(yǎng)基，啟動磁力攪拌器(2)，然后啟動蠕動泵(10)使得注射器式進(jìn)水瓶(11)中的培養(yǎng)基進(jìn)入反應(yīng)器(I)中，進(jìn)水管(4)通入反應(yīng)器(I)中的培養(yǎng)基的水力停留時間為12天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為9天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為6天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為3天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液體進(jìn)行檢測,待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，將水力停留時間縮短為I天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液體進(jìn)行檢測，待出水液體的氨氮和亞硝氮濃度均降至100mg/L時，即完成厭氧氨氧化菌的富集；在步驟三培養(yǎng)厭氧氨氧化菌的過程中每10天更換一次微濾膜組件(3)，更換微濾膜組件(3)的過程在IOmin之內(nèi)完成，并且在更換微濾膜組件(3)的過程中一直向反應(yīng)器(I)中通入氮?dú)庵敝粮鼡Q完為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種游離態(tài)厭氧氨氧化菌的富集裝置的使用方法，其特征在磁力攪拌器(2)的轉(zhuǎn)速為200rpm~250rpm。
【文檔編號】C12M1/02GK103614284SQ201310653108
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】李相昆, 儲昭瑞, 祝夢婷, 張 杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)