[发明专利]功能强化微生物的培养系统及定向富集方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理生物技术领域，具体地说涉及一种脱氮微生物的连续培养系统，特别是涉及一种利用连续培养系统富集培养脱氮微生物的方法。

背景技术

传统的污水处理厂二级生物处理工艺通常没有针对高浓度氨氮污染物的去除而设计，因此对氨氮去除效率较低。近年来发展起来的新型生物脱氮工艺，如厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、同步硝化反硝化等技术都是解决氨氮污染问题的好方法。由于降解氨氮的微生物生长缓慢，所以保持一定的生物量是生物脱氮技术在工业上实现的关键环节之一。

生物膜水处理技术可使反应器中保持较高的生物量，但是当操作波动时生物膜易脱落并堵塞填料，导致脱氮效果变差。CN03279644提出的平槽涡流生物反应器的特点是在反应器内装有沿反应器轴向布置的螺旋形涡流板，在涡流板之间装有高分子填料，该反应器可以减少和避免填料堵塞，但在操作受到冲击或挂膜时间长、体系悬浮生物量多时，菌体仍然会大量流失。将膜分离技术与生物处理单元相结合的膜生物反应器(MBR)可以解决菌体随水流失问题。但用于截留固体污染物的膜容易污染，膜被污染后水的通过能力将大幅下降，这些问题使膜生物反应器在大水量的工业应用中受到限制。

短程硝化反硝化生物脱氮技术，又称亚硝酸型生物脱氮技术，就是将硝化过程控制在NO₂-N阶段而终止，随后进行亚硝酸盐反硝化脱氮。与传统生物脱氮技术相比，短程硝化-反硝化生物脱氮技术能缩短水力停留时间，可节省25％的能耗和40％的碳源，同时可以减少剩余污泥处理量。目前短程硝化采用低溶解氧(DO)、高温、高pH、抑制因子等因素来控制或筛选亚硝化优势菌群，由于条件变化使短程硝化向全程硝化转化的现象无法有效控制；短程反硝化主要采用悬浮活性污泥法，由于系统内负责脱氮功能的污泥浓度低，导致总氮去除效果不理想，特别是当条件控制不好污水处理系统受到冲击时，需要补加一定的生物量来进行快速修复。富集培养负责脱氮微生物是实现短程硝化反硝化生物脱氮技术的适宜手段。

存在于自然界中的微生物只有很小一部分能获得纯培养，特别是负责脱氮的微生物群体效应较强，纯培养后的功能效果较混合培养时要差；即使能够得到纯培养微生物，应用于工程系统中利用的底物有限，抗冲击能力弱，所以对于脱氮菌群来说，采用非纯培养系统在特定的环境中进行定向富集，可以获得功能微生物占绝对优势的脱氮微生物群落。

目前已有多种微生物培养装置，CN200710099489.2公开了一种内置微孔膜的连通式微生物培养装置及其培养方法，以及利用培养基对各种环境中的微生物进行培养、分离纯化，以及观察的技术。CN200610057145.0公开了一种微生物培养系统及应用该系统进行微生物培养的方法，该系统包括用于培养基的加热、灭菌和微生物培养培养罐，水处理设备，加气搅拌设备和自动控制设备；所公开的一种微生物培养方法中，微生物培养是在该微生物培养器中进行的。CN1324924A公开了菌体培养装置和方法及采用此类装置的菌体培养系统，是由试管菌种进行扩大培养时使用的磁耦合式菌体培养装置。

上述现有装置及培养系统主要针对分离纯培养微生物而设计，只能进行菌体培养不能完成固液分离这一过程，并且上述系统同一时间只能完成一种菌群的培养，不适宜于同时完成亚硝酸菌和亚硝酸型反硝化菌富集系统及定向富集方法。

发明内容

为了克服纯培养获得的微生物应用于工程系统中存在功能差、利用的底物有限、耗时长及无法获得功能强化型微生物群落等不足，解决短程硝化反硝化工艺过程中菌体的富集培养问题，本发明提出了一种可以高效培养并收集脱氮微生物的连续运行系统。

本发明功能强化微生物的培养系统包括亚硝酸菌培养生物反应器、亚硝酸菌移动床吸附过滤装置、反硝化菌培养生物反应器和反硝化菌移动床吸附过滤装置；亚硝酸菌培养生物反应器出水口与亚硝酸菌移动床吸附过滤装置入口相通，亚硝酸菌移动床吸附过滤装置清液出口与反硝化菌培养生物反应器进水口相通，亚硝酸菌移动床吸附过滤装置的浓缩悬浮液出口分别与亚硝酸菌培养生物反应器和亚硝酸菌回收装置相通；反硝化菌培养生物反应器出水口与反硝化菌移动床吸附过滤装置入口相通，反硝化菌移动床吸附过滤装置的浓缩悬浮液出口分别与反硝化菌培养生物反应器和反硝化菌回收装置相通。

本发明中，亚硝酸菌培养生物反应器可以采用本领域任意生物曝气反应器，反应器内可以使用填料，也可以不使用填料。反硝化菌培养生物反应器可以采用本领域任意搅拌生物反应器，反应器内可以使用填料，也可以不使用填料。两个生物反应器优选采用连续操作方式。