公布日：2022.04.01

申請(qǐng)日：2021.11.24

分類號(hào)：C02F3/34(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法及其應(yīng)用，所述方法包括以下步驟：將含有硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的污泥加入含有膜曝氣生物反應(yīng)器的池體，使所述膜曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)溶氧量控制在1.5～4mg/L；將COD/氨氮比為2-7的廢水分批次加入所述膜曝氣生物反應(yīng)器，逐步提高廢水濃度，交替進(jìn)行通氣和曝氣，使所述池體中溶氧量維持在1.5～4mg/L；將硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌掛膜到膜曝氣生物反應(yīng)器的膜組件上，富集得到硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。通過本發(fā)明方案可以使得到的生物膜在具有較高的微生物活性和污染物處理效率，且本發(fā)明方法，運(yùn)行成本低、操作方便，普遍適用于廢水處理領(lǐng)域，有很高的應(yīng)用價(jià)值，易于推廣使用。

權(quán)利要求書

1.一種同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）將MABR反應(yīng)器固定于廢水處理過程的AAO工藝的缺氧單元，根據(jù)市政廢水COD濃度高的水質(zhì)特征，將2500mg/L的含有硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的回流污泥，投加至MABR反應(yīng)器內(nèi)；硝化和反硝化細(xì)菌在污泥的微生物總體中的占比為50%，其中硝化和反硝化細(xì)菌的添加比例為6.5:4.3，污泥中微生物濃度為3×109cfu/mL，污泥填充量為反應(yīng)器容積60%；（2）進(jìn)水后投加硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌所需基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)及微量元素，開啟曝氣，曝氣頻率為每10min曝氣15s，保證污泥與MABR膜箱上的選擇透氧性膜充分接觸，膜內(nèi)氣體供應(yīng)頻率為每供氣10s停歇110s，控制體系內(nèi)溶解氧含量為2mg/L，pH為6.8-7、廢水C/N比為3，水溫15℃；所述微量元素包括碳源、氮源、無機(jī)鹽和氨基酸；（3）曝氣結(jié)束后，開始向MABR反應(yīng)器內(nèi)分批次泵入廢水，逐步提高膜箱所處環(huán)境的廢水污染物濃度，進(jìn)水容積負(fù)荷控制在0.5~1.5kgCOD/(m3.d)，水力停留時(shí)間為4h，出水溢流至沉淀池，控制尾氣收集裝置的曝氣速率為1.0m3/min，每12h曝氣30s，維持控制池體中溶解氧為1.5~4mg/L，控制膜內(nèi)溶解氧為0.8-1.0g/h/m2，控制膜箱供氣量為8.5Nm³/h促使硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)并快速成膜；（4）待選擇透氧膜有薄膜粘附，同時(shí)COD去除率達(dá)45%以上時(shí)連續(xù)進(jìn)水，按5%的比例提升進(jìn)水負(fù)荷，向膜內(nèi)每通氣120s曝氣30s，曝氣速率為1.2m3/min，使得硝化與反硝化細(xì)菌富集的生物膜的掛膜厚度始終維持在為200-250μm，富集得到硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。

2.如權(quán)利要求1所述的方法在環(huán)境處理中的應(yīng)用。

3.如權(quán)利要求1所述的方法在污水處理中的應(yīng)用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述污水為富含氮或/和富含磷的污水。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法。

本發(fā)明還提出一種具有上述同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法，所述方法包括以下步驟：將含有硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的污泥加入含有膜曝氣生物反應(yīng)器的池體，進(jìn)行曝氣使所述膜曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)溶氧量控制在1.5～4mg/L；將COD/氨氮比為2-7的廢水分批次加入所述膜曝氣生物反應(yīng)器，逐步提高廢水濃度，交替進(jìn)行通氣和曝氣，使所述池體中溶氧量維持在1.5～4mg/L；將硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌掛膜到膜曝氣生物反應(yīng)器的膜組件上，富集得到硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述膜曝氣生物反應(yīng)器為MABR反應(yīng)器。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器固定于廢水處理過程的池體中。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器固定安裝于AAO或AO工藝的缺氧單元。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器在安裝至MABR池體前必須存在膜格柵，格柵孔徑在3mm以下。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器的膜組件的膜材料為選擇透氧膜，所述選擇透氧膜用以滿足氧氣與廢水污染物的異相傳質(zhì)。

所述在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，MABR反應(yīng)器中采用的膜材料需存在便于微生物附著的區(qū)域，包括但不限于縫隙、孔徑等。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥為市政廢水處理工藝中收集的回流污泥或脫水后的污泥。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥為回流污泥。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥濃度為1000-4000mg/L；優(yōu)選2000-3000mg/L。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥中微生物的濃度為1×108-5×109cfu/ml，其中，硝化微生物和反硝化細(xì)菌濃度在總體微生物中占比達(dá)到15％以上，優(yōu)選地，所述硝化微生物和反硝化細(xì)菌濃度在微生物總體占比在30％以上。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥中微生物的濃度為3×109cfu/ml。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的添加比例為(5～8)：(3～7)；優(yōu)選地，所述硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的添加比例為6.5:4.3。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述接種污泥填充量為反應(yīng)器容積的50％～80％。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述交替進(jìn)行通氣和曝氣的過程中，控制所述膜曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)的水質(zhì)的pH為6-8，優(yōu)選為6.8-7.5；所述水質(zhì)的溫度控制在10-35℃，優(yōu)選地，溫度為12-25℃。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述污泥中微生物的濃度為1×108-5×109cfu/ml，其中，硝化微生物和反硝化細(xì)菌濃度在總體微生物中占比達(dá)到15％以上；優(yōu)選地，所述硝化微生物和反硝化細(xì)菌濃度在微生物總體占比在30％以上。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述將含有硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的污泥加入膜曝氣生物反應(yīng)器的步驟還包括將基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)及微量元素加入膜曝氣生物反應(yīng)器；所述基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)包括碳源、氮源、無機(jī)鹽和氨基酸。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述廢水C/N(COD/NH4+—N)比為2-4。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述廢水的COD濃度為300-1500mg/L。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，控制尾氣收集裝置的曝氣速率為0.8～1.5m3/min；優(yōu)選地，所述曝氣速率為1.0m3/min，頻率為每8～16h，曝氣20～60s。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述膜組件的膜內(nèi)氧含量為0.4-1.5g/h/m2，優(yōu)選地膜內(nèi)氧含量為0.8-1.0g/h/m2。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述的通氣頻率為每供氣8～12s停歇100～120s。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述曝氣速率為0.5-1.5m3/min，優(yōu)選地1.2m3/min。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述曝氣的曝氣盤孔徑為4-8mm，優(yōu)選地曝氣孔孔徑為5mm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述曝氣頻率為每10-60min曝氣10-30s，優(yōu)選地每10min曝氣15s。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述曝氣盤每6-12h曝氣15-60s，優(yōu)選地每12h曝氣30s。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù)包括控制水力停留時(shí)間為15min以上，優(yōu)選地，控制水力停留時(shí)間為3-4h。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述MABR反應(yīng)器的控制膜箱供氣量為7-9Nm3/h。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述方法還包括控制硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)量的步驟。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化細(xì)菌包括亞硝酸單胞菌屬(Nitrosomonas)，亞硝酸螺桿菌屬(Nitrosospira)、亞硝酸葉菌屬(Nitrosolobus)、亞硝酸弧菌屬(Nitrosovibrio)、亞硝酸球菌屬(Nitrosococcus)、硝酸桿菌屬(Nitrobacter)、硝酸刺菌屬(Nitrospina)、硝酸球菌屬(Nitrococcus)、硝酸螺菌屬(Nitrospira)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述反硝化細(xì)菌為假單胞菌屬(Pseudomonas.sp)和/或堿桿菌屬(Alcaligenes.sp)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化和反硝化細(xì)菌的添加比例為(3～7)：(4～7)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的掛膜厚度始終維持在為200-400μm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的掛膜厚度始終維持在為200-300μm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌掛膜后還包括曝氣擦洗步驟，所述曝氣擦洗步驟包括向膜內(nèi)每通氣60-180s曝氣30-60s擦洗，優(yōu)選地每通氣120s曝氣30s。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括所述方法在環(huán)境處理中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述的方法在污水處理中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述的方法在富含無機(jī)鹽的污水處理中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述方法在富含氮或/和富含磷的污水處理中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，至少具有以下有益效果：本申請(qǐng)方案同時(shí)富集硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的方法，通過將MABR反應(yīng)器應(yīng)用于廢水處理過程，污泥類型、水體參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)等方面，由于氧的傳遞方向與廢水中營(yíng)養(yǎng)物濃度差異，可以將生

物膜由外到內(nèi)形成同時(shí)兼具硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于采用大氣泡擦洗，使得硝化與反硝化細(xì)菌富集的生物膜始終維持在一定的厚度，能持續(xù)利用水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)，通過本發(fā)明方案可以使得到的生物膜在具有較高的微生物活性和污染物處理效率(COD和氨氮的去除效率相對(duì)于未采用本方法的MABR反應(yīng)器效率平均提高14％以上，MABR反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間平均縮短15天以上，硝化與反硝化細(xì)菌富集的生物膜始終保持一定的比例)；本發(fā)明方法，運(yùn)行成本低、操作方便，普遍適用于廢水處理領(lǐng)域，有很高實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，易于推廣使用。

（發(fā)明人：周翔宇;蔣旭宇;孫蘭;莫競(jìng)瑜;黎慧娟;胡勝）