公布日：2023.03.28
申请日：2022.11.22
分类号：C02F3/34(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C12N1/20(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C12R1/01(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种富集氨氧化细菌的方法，属于污水处理技术领域。本发明采用SBR反应器富集AOB，针对氨氮浓度高的废水，逐渐提高微生物氨氮负荷，并采用以无机盐为主要成分的培养液，不投加其他碳源，步骤较简单，使污泥中的原生动物、后生动物、真菌和异养菌的生长受到明显抑制，有利于AOB成为活性污泥种群中的优势菌种，并耐受越来越高的氨氮浓度。
权利要求书
1.富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将接种污泥加入自来水稀释后接入反应器；(2)向反应器中通入人工模拟废水，并按照先后进水、曝气、沉淀、排水、停滞的方式作为1个工作周期来运行反应器；曝气过程中，利用转子流量计控制DO浓度为0.5-1mg/L；当反应器出水的氨氮浓度低于1mg/L且稳定运行5天后，将人工模拟废水的氨氮浓度提高100mg/L，当反应器出水的氨氮浓度再次低于1mg/L且稳定运行5天后，再次提高人工模拟废水的氨氮浓度，每次提高100mg/L，如此反复，直至人工模拟废水的氨氮浓度从100mg/L提高至500mg/L；(3)待最后一个工作周期运行结束，反应器内的污泥即为富集了AOB的污泥；所述反应器，是圆柱形序批式反应器，反应器外层装有保温层，反应器底部设有曝气盘。
2.根据权利要求1所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，按照进水60min、曝气260min、沉淀30min、排水5min、停滞5min作为1个工作周期。
3.根据权利要求1或2所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，所述反应器，是高40cm、内径14cm的圆柱形序批式反应器，反应器有效容积5L，工作容积4L；反应器外层装有保温层，以维持水温为28-30℃，反应器底部设有曝气盘。
4.根据权利要求3所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，步骤(1)将接种污泥加入自来水稀释后接入反应器，使反应器中初始混合液悬浮固体质量浓度为2000mg/L。
5.根据权利要求1所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，步骤(1)接种污泥取自污水处理厂的曝气池。
6.根据权利要求3所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，步骤(2)向反应器中通入人工模拟废水，进水速度为16.67mL/min，出水速度为200mL/min。
7.根据权利要求3所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，人工模拟废水的配方是：氨氮浓度100mg/L～500mg/L，KH2PO464mg/L，K2HPO464mg/L，NaHCO36g/L，微量元素液2mL/L，pH值为7.8±0.2；微量元素液的成分：ZnSO4·7H2O0.55g/L，MnCl2·4H2O1.275g/L，CoCl2·6H2O0.4g/L，CuSO4·5H2O0.4g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L，FeCl3·6H2O1.25g/L，Na2MoO4·2H2O0.05g/L，CaCl2·2H2O1.375g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L。
8.根据权利要求3所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，步骤(2)排水比为25％。9.根据权利要求1所述的富集氨氧化细菌的方法，其特征在于，所述氨氧化细菌包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)。10.废水脱氮方法，其特征在于，应用权利要求1～9任一所述方法富集氨氧化细菌，然后，将富集得到的氨氧化细菌污泥用于处理废水。
发明内容
现有一些富集AOB的方法存在耗氧量大、富集效果不好，富集得到的污泥还无法用于处理高氨氮废水的问题。
本发明提供了一种用于富集AOB的反应器，是高40cm、内径14cm的圆柱形序批式反应器(Sequencingbatchreactor，SBR)，反应器有效容积5L，工作容积4L；反应器外层装有保温层，以维持水温为28-30℃，反应器底部设有曝气盘，利用转子流量计控制DO浓度为0.5-1.0mg/L。
本发明提供了应用所述用于富集AOB的反应器来富集AOB的方法，包括以下步骤：
(1)将接种污泥加入自来水稀释后接入反应器；
(2)向反应器中通入人工模拟废水，进水60min、曝气260min、沉淀30min、排水5min、停滞5min作为1个工作周期；曝气过程中，利用转子流量计控制DO浓度为0.5-1mg/L；
当反应器出水的氨氮浓度低于1mg/L且稳定运行5天后，将人工模拟废水的氨氮浓度提高100mg/L，当反应器出水的氨氮浓度再次低于1mg/L且稳定运行5天后，再次提高人工模拟废水的氨氮浓度，如此反复，在90天内，将人工模拟废水的氨氮浓度从100mg/L逐步梯度提高至500mg/L；
(3)90天后，待最后一个工作周期运行结束，反应器内的污泥即为富集了AOB的污泥。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)将接种污泥加入自来水稀释后接入反应器，使反应器中初始混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度为2000mg/L。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)接种污泥取自污水处理厂的曝气池。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)向反应器中通入人工模拟废水，进水速度为16.67mL/min，出水速度为200mL/min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)排水比为25％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)每次提高人工模拟废水的氨氮浓度时，提高100mg/L。
在本发明的一种实施方式中，人工模拟废水的pH值为7.8±0.2。
在本发明的一种实施方式中，人工模拟废水的配方是：氨氮浓度100mg/L～500mg/L，KH2PO464mg/L，K2HPO464mg/L，NaHCO36g/L，微量元素液2mL/L，pH值为7.8±0.2；微量元素液成分如下所示：ZnSO4·7H2O0.55g/L，MnCl2·4H2O1.275g/L，CoCl2·6H2O0.4g/L，CuSO4·5H2O0.4g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L，FeCl3·6H2O1.25g/L，Na2MoO4·2H2O0.05g/L，CaCl2·2H2O1.375g/L，MgSO4·7H2O44.4g/L。
所述逐渐提高进水氨氮浓度的方法是，当反应器出水氨氮浓度低于1mg/L时，且稳定运行5天之后，进水氨氮浓度每次提高100mg/L。
本发明对富集AOB污泥的方法进行了设计，考察了其对氨氮的转化效果，并对富集过程中的氨氧化速率(Ammoniaoxidationrate，AOR)、比氨氧化速率(Specificammoniaoxidationrate，SAOR)亚硝酸盐积累率(Nitriteaccumulationrate，NAR)、硝酸盐积累率(Nitrateaccumulationrate，NIR)和群落结构进行了定量分析，为活性污泥中快速富集AOB提供参考。该工艺具有AOR高、NAR高的特征，可与Anammox等短程脱氮工艺耦合，符合当前绿色低耗的发展方向。
本发明采用SBR反应器富集AOB，针对氨氮浓度高的废水，通过逐渐提高微生物氨氮负荷的方法，采用以无机盐为主要成分的培养液，不投加其他碳源，步骤较简单，使污泥中的原生动物、后生动物、真菌和异养菌的生长受到明显抑制，有利于AOB成为活性污泥种群中的优势菌种，并耐受越来越高的氨氮浓度，最终达到处理浓度高达500mg/L的氨氮污水，使出水中的氨氮浓度降到1mg/L以下，氨氮去除效率达98％以上。
本发明所培养的AOB优势菌种为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)，微生物测序结果显示：AOB丰度占活性污泥微生物的38.65％。本发明富集的AOB不仅可以用于处理低浓度的氨氮废水，而且能够高效快速处理高浓度氨氮废水，具有广阔的市场应用前景。
本发明用于富集AOB的反应器利用保温层将温度控制在28-30℃，更有利于AOB的快速富集。本发明富集AOB的过程中，溶解氧仅需控制在0.5-1mg/L，可有效降低污水处理过程的能耗。
本发明所富集的AOB可处理高浓度氨氮(达500mg/L)的废水。
（发明人：李激;王秉政;陈卫平;郑凯凯;王燕;徐卫东;陆绪科）
