[发明专利]一种氨氮流加-间歇式运行的氨氧化细菌菌群筛选和富集培养方法

说明书

一种氨氮流加‑间歇式运行的氨氧化细菌菌群筛选和富集培养方法，属于水处理技术领域。以含有氨氧化细菌的活性污泥为接种污泥，利用细菌发酵罐，通过氨氮流加‑间歇式运行方法实现氨氧化细菌菌群的筛选和富集培养。利用游离氨和游离亚硝酸抑制亚硝酸盐氧化细菌，采用高溶解氧有助于提高氨氮氧化速率。采用此方法可以在短期内实现氨氧化细菌菌群的筛选和富集培养。本发明所获得的氨氧化细菌菌群在总细菌中占有数量优势，可以实现高氨氮氧化速率和高亚硝酸盐积累率。

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种氨氮流加-间歇式运行的氨氧化细菌菌群筛选和富集培养方法。

背景技术

在生物脱氮过程中尽可能节省曝气能耗和有机碳源是污水生物处理实现可持续发展的有效途径。传统的生物脱氮过程为自养硝化和异养反硝化。(1)由氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria，AOB)将NH₄⁺氧化为NO₂^-；(2)由亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite-oxidizing bacteria，NOB)将NO₂^-氧化为NO₃^-；(3)反硝化细菌将NO₃^-还原为N₂。前两步被称为全程硝化，第一步被称为短程硝化。污水脱氮工艺过程中，相对于传统全程硝化，短程硝化可节约25％的曝气量，之后进行反硝化可节约40％的有机碳源。实际中活性污泥系统在一般条件下将氨氮氧化控制为短程硝化比较困难，亚硝化反应生成的NO₂^-很快被NOB氧化为NO₃^-。短程硝化的核心细菌是氨氧化细菌(AOB)。迄今为止，研究者们通常都是通过控制运行条件来抑制NOB的生化活性以实现短程硝化，如控制适宜的溶解氧(DO)、温度、pH、游离氨(Free ammonia，FA)、游离亚硝酸(Free nitrous acid，FNA)浓度，以及控制曝气时间等。相关研究证实，AOB相对于NOB对溶解氧具有更强的亲和力，所以在低溶解氧(0.5mg/L左右)环境中，AOB的竞争力强于NOB。DO浓度低于1.0mg/L时，AOB的生长速率比NOB约快2.6倍。但另有研究表明高DO有利于提高氨氮氧化速率。相关研究表明，AOB比NOB承受FA的抑制能力更强，其抑制作用的阈值一般在10～150mg/L和0.1～1.0mg/L。另有研究显示，FA浓度大于6mg/L对NOB产生明显抑制，16mg/L时仍未对AOB产生抑制影响，而达到25mg/L时AOB的活性下降40％。FNA对NOB的抑制作用比对AOB更加明显，FNA浓度高于0.02mg/L时，抑制NOB的代谢作用，高于0.10mg/L时开始抑制AOB的生长，当达到0.40mg/L时，对AOB的活性抑制严重。

实际中因运行条件所限，短程硝化难以维持，污水处理厂目前普遍采用A²/O工艺进行全程硝化。随着国内外对水体氮污染问题的日益关注和高度重视，污水处理厂的出水标准越发严格。我国污水处理厂普遍要求严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。然而现有工艺的硝化反应速率较慢、冬季低温硝化细菌活性降低导致硝化速率明显减慢，且污水处理厂进水C/N较低，反硝化阶段需外加碳源，因此对现有技术进行升级具有极其重要的经济价值。一些研究人员采用添加载体填料、细胞固定化生物活性填料或生物添加等方式增加反应器内硝化细菌浓度，以提高硝化反应速率。此外与纯种细菌相比，复合菌群因具有生物多样性而更易适应实际污水复杂的水质情况。

针对上述问题，开发出一种氨氮流加-间歇式运行的氨氧化细菌菌群筛选和富集培养方法，可以在短期内获得在总细菌中占有数量优势同时实现高氨氮氧化速率和高亚硝酸盐积累率的氨氧化细菌菌群，为进行工业化氨氧化细菌菌群培养提供理论指导，在水处理生物硝化领域具有广泛的应用前景。

发明内容