[发明专利]处理水体中低浓度氨氮的好氧生物膜的培养方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于水环境保护领域，具体的涉及一种处理水体中低浓度氨氮的好氧生物膜的培养方法及装置，具体涉及一种利用固相和液相培养相结合的方式，培养用于地表水体（诸如湖泊，河流，水库及池塘）中低浓度氨氮硝化去除的好氧生物膜。

背景技术

环境是人类赖以生存和发展的基础，然而随着工业化和城市化进程的加快，过量氨氮进入水体，严重污染了水体环境。氨氮是一种含氮化合物，以离子态和非离子态两种形式存在于水中。在天然和没有受到人类污染的河流和湖泊，含氮化合物的水平往往很低，一般也是被锁定在水体中植物和动物体内。然而，随着人类活动的加剧，由于生活和工业废水的直接排放、周边土地面源污染及水产养殖，地表水体包括湖泊及河流中氨氮浓度上升，导致了地表水体氨氮污染问题。

 地表水体氨氮污染于工业和生活废水中氨氮污染有明显区别，其差别主要在于氨氮浓度。根据氨氮含量的不同，工业和生活废水可分为高浓度氨氮废水（氨氮浓度大于500 mg/L）、中浓度氨氮废水（氨氮浓度范围50～500 mg/L）、和低浓度氨氮废水（氨氮浓度范围5-50 mg/L）三类。按照废水处理排放标准，出水中氨氮浓度不高于15 mg/L即可达标排放。然而氨氮污染的地表水体中氨氮浓度相对就低的多，一般也不会高于5 mg/L。

目前对地表水体中氨氮引起的环境和健康问题认识不清楚。饮用水中氯化了的氨氮超过0.2 mg/L会引起嗅味的问题。对于淡水物种，水体中氨氮浓度处于0.53至22.8 mg/L的范围一般认为有毒，但是氨氮大于0.1mg/L就会引起问题，可能会损害淡水鱼类眼睛、鳃和内脏器官的发育。最新的研究表明，氨氮浓度处于1至4 mg/L将有利于蓝藻生长和爆发。因此，地表水体中氨氮浓度即使不高，也需要治理。

 对于低浓度氨氮废水的处理方法主要有电渗析法、反渗透法、空气吹脱法、选择离子交换法和生物脱氮法等，其中电渗析法和反渗透法成本很高，空气吹脱法和选择离子交换法一般只能作为预处理或后续处理手段，生物脱氮法经济、有效，是目前运用最广，最具前景的方法。目前的生物脱氮法的原理是通过硝化和反硝化这两个相互独立的过程来进行， 其中微生物硝化过程需要消耗氧气。硝化细菌是自养细菌，利用无机碳源而不利用有机碳源，生长速度极为缓慢，培养和增值都比较困难，所以硝化过程是氨氮生物处理的关键限制步骤。硝化细菌悬浮生长所要求的生物反应器必须有很强的截流污泥的作用，因而限制了反应器的处理能力或者需要复杂的污泥沉降和回流系统。而硝化细菌生物膜方式解决了生物处理系统内水力停留时间和污泥停留时间控制中的不协调问题，在提高系统的处理量时不会导致缓慢生长的硝化细菌随水流排出。

需要说明的是培养适合低浓度氨氮去除好氧生物膜是比较困难。为了使培养的生物膜在低浓度氨氮条件下具有高硝化活性，培养液中氨氮浓度同样应该很低，因为高浓度氨氮培养液通常会驯化出具有去除高氨氮浓度活性的生物膜，但是去除低氨氮浓度时活性低，速率低。使用低氨氮浓度的培养液进行培养，成功率不高，因为接种的菌种很容易流失，导致培养过程失败。因此，需要发明一种能够快速在低氨氮浓度的培养液中培养出适合低浓度氨氮去除好氧生物膜的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种处理水体中低浓度氨氮的好氧生物膜的培养装置。

本发明的另一目的是提供处理低浓度氨氮的好氧生物膜的培养方法。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案如下。

一、一种处理水体中低浓度氨氮的好氧生物膜的培养装置，包括培养液贮存箱，培养反应器和微孔爆气装置，培养液贮存箱和培养反应器底部的进口通过管线相连接，管线上装有阀门和进水泵；培养反应器的顶部与出水管和出气管相连接，培养反应器内部装有载体；微孔爆气装置包括微孔爆气盘和气泵，微孔爆气盘置于培养反应器底座内，并与气泵相连；所述的培养反应器分为培养反应器下部、培养反应器中部、培养反应器上部三部分，载体位于培养反应器中部，培养反应器下部装有包含固态培养基和微生物的管材；所述的管材两端口敞开，管壁均匀分布孔洞。

所述的管材为硅胶管。

所述的管材长度为1-2cm，内径为1cm。

所述的管材中的微生物是从长期经受低浓度氨氮环境胁迫及驯化的自然环境采取的混合微生物种群。

所述的培养液贮存箱中培养液中氨氮浓度为2-4 mg/L，并且不含有机碳源。