[发明专利]一种基于反应速率调节流加速率的厌氧氨氧化菌富集方法

权利要求书

1.一种基于反应速率调节流加速率的厌氧氨氧化菌富集方法，其特征在于，具体实施步骤如下：

以含有厌氧氨氧化菌的活性污泥为接种污泥，采用基于反应速率调节流加速率的运行方法，进行进水、反应、污泥沉淀、排水的间歇式运行模式；具体实施步骤如下：

1)基于反应速率调节流加速率的运行方法是每个周期氨氮投加分为两种方式，即进水时先投加氨氮或利用前一周期剩余氨氮，并投加自来水和基础培养液提供HCO₃^-，开启温度控制、pH、搅拌装置，消耗加培养液带入的溶解氧；

2)反应开始时再通过流加方式向反应器中连续补充氨氮和亚硝酸盐，反应开始时反应体系内初始NH₄⁺-N、NO₂^--N浓度记为[NH₄⁺-N]₀、[NO₂^--N]₀；

3)底物(氨氮和亚硝酸盐)流加即配制底物流加液于一储备器中、在每个间歇式运行周期通过进液泵连续不断地滴加供应于反应器内，即随着氨氮和亚硝酸盐进行厌氧氨氧化反应，连续不断地补充氨氮和亚硝酸盐；

4)第n个周期的氨氮去除速率记为ARR_n，第n个周期反应体系中的氨氮流加速率[NH₄⁺-N]_add根据前一周期氨氮去除速率ARR_n-1进行调整，第n个周期流加液[NO₂^--N]/[NH₄⁺-N]浓度比根据前一周期实际反应[NO₂^--N]/[NH₄⁺-N]浓度比按照1.2～1.7进行调整；

5)基于反应速率调节流加速率的运行方法的氨氮去除速率和亚硝酸盐去除速率计算如下：

式中R：每个周期C反应速率，mg/(L·h)；

[C]₀：每个周期初始C浓度，mg/L；

[C]_add：每个周期C流加速率至反应液，mg/(L·h)；

[C]_end：每个周期反应结束C浓度，mg/L；

t：每个周期C流加时间也即反应时间，h。

注：此公式可通用于计算各种反应底物的基于反应速率调节流加速率的底物反应速率，C为具体反应底物，公式中各参数与结果图中各参数对应；

本发明具体为：C＝NH₄⁺-N或NO₂^--N

式中ARR：每个周期氨氮去除速率，mg/(L·h)；

[NH₄⁺-N]₀：每个周期初始NH₄⁺-N浓度，mg/L；

[NH₄⁺-N]_add：每个周期氨氮流加速率至反应液，mg/(L·h)；

[NH₄⁺-N]_end：每个周期反应结束NH₄⁺-N浓度，mg/L；

t：每个周期氨氮流加时间也即反应时间，h。

式中NIRR：每个周期亚硝酸盐去除速率，mg/(L·h)；

[NO₂^--N]₀：每个周期初始NO₂^--N浓度，mg/L；

[NO₂^--N]_add：每个周期亚硝酸盐流加速率至反应液，mg/(L·h)；

[NO₂^--N]_end：每个周期反应结束NO₂^--N浓度，mg/L；

t：每个周期亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h。

6)基于反应速率调节流加速率的运行方法的各周期[NO₂^--N]_反应/[NH₄⁺-N]_反应计算如下：

式中[NO₂^--N]_反应/[NH₄⁺-N]_反应：每个周期实际反应[NO₂^--N]/[NH₄⁺-N]浓度比。

7)根据基于反应速率调节流加速率的运行方法，反应周期开始和结束时取样进行分析以考察各周期的总氮去除速率，根据ARR和NIRR以及NO₃^--N生成量计算总氮去除速率：

式中TNRR：每个周期总氮去除速率，mg/(L·h)；

ARR：每个周期氨氮去除速率，mg/(L·h)；

NIRR：每个周期亚硝酸盐去除速率，mg/(L·h)；

[NO₃^--N]_production：每个周期NO₃^--N生成量，mg/L；

t：每个周期氨氮和亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h。

8)基于反应速率调节流加速率的运行方法的每个周期所用底物的总质量根据以下公式计算：

式中m：每个周期所用可提供C的物质的总质量，g；

[C]_add：每个周期C流加速率至反应液，mg/(L·h)；

t：每个周期C流加时间也即反应时间，h；

V：反应液体积，L；

S：[C]基准值，可提供C的物质的质量(g)，该质量的物质可以为1L反应液提供C浓度为100mg/L；

注：此公式可通用于计算各种反应底物的基于反应速率调节流加速率的底物流加液配制，C为具体反应底物，其中计算基准值S视具体反应底物而定，公式中各参数与结果图中各参数对应；

本发明具体为：C＝NH₄⁺-N或NO₂^--N

式中m₁：每个周期所用NH₄Cl的总质量，g；

[NH₄⁺-N]_add：每个周期氨氮流加速率至反应液，mg/(L·h)；

t：每个周期氨氮流加时间也即反应时间，b；

V：反应液体积，L；

S₁：[NH₄⁺-N]基准值：NH₄Cl(g)为1L反应液提供NH₄⁺-N浓度，取100mg/L，计算方法本发明取0.382，即0.382gNH₄Cl对应1L反应液的NH₄⁺-N浓度100mg/L；

式中m₂：每个周期所用NaNO₂的总质量，g；

[NO₂^--N]_add：每个周期亚硝酸盐流加速率至反应液，mg/(L·h)；

t：每个周期亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h；

V：反应液体积，L；

S₁：[NO₂^--N]基准值：NaNO₂(g)为1L反应液提供NO₂^--N浓度，取100mg/L，计算方法本发明取0.493，即0.493gNaNO₂对应1L反应液的NO₂^--N浓度100mg/L。

9)反应结束，关闭温度控制、pH、搅拌、进液泵装置，进行污泥沉淀，排水至液位低于反应液体积，为下一周期进水留空间；

10)通过运行周期数确定最终需要的活性污泥氨氮和亚硝酸盐去除速率，以及总氮去除速率，结束厌氧氨氧化细菌富集培养。