[发明专利]一种间歇式、氨氮流加-间歇式运行交替的硝化细菌菌群筛选和富集培养方法

摘要

一种间歇式、氨氮流加‑间歇式运行交替的硝化细菌菌群筛选和富集培养方法，属于水处理技术领域。以含有硝化细菌的活性污泥为接种污泥，利用细菌发酵罐，通过间歇式、氨氮流加‑间歇式运行交替方法实现硝化细菌菌群的筛选和富集培养。利用间歇式运行逐渐提高初始氨氮负荷以提高氨氮氧化速率，氨氮流加‑间歇式运行以维持氨氮氧化速率和实现低亚硝酸盐积累率。采用此方法可以在短期内实现硝化细菌菌群的筛选和富集培养。本发明所获得的硝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氧化速率。

主权项

1.一种间歇式、氨氮流加‑间歇式运行交替的硝化细菌菌群筛选和富集培养方法，其特征在于，具体实施步骤如下：(1)以含有硝化细菌的活性污泥为接种污泥，白天采用间歇式、晚上采用氨氮流加‑间歇式的交替运行方法，白天和晚上各一周期，分别记为A和B；A周期具体实施步骤如下：1)采用每周期为N个批次的一次性投加基础培养液并反应的间歇式运行模式；在整个周期T_A时间内，当天首批次开始向反应器内加入水和基础培养液提供反应底物溶液即为进水，之后各批次只加基础培养液中的氨氮化合物的溶液，每个批次进水后反应液的初始NH₄⁺‑N浓度记为[NH₄⁺‑N]_A0；开启温度控制、pH、搅拌和曝气装置进行本批次反应；反应t时刻NH₄⁺‑N浓度为[NH₄⁺‑N]_At，使得[NH₄⁺‑N]_At为[NH₄⁺‑N]_A0的0.2～0.5倍，计算此反应段的接种污泥的氨氮氧化速率AOR_A；2)每批次一次性投加的氨氮底物提供的进水氨氮负荷使得至反应体系内的初始NH₄⁺‑N浓度为[NH₄⁺‑N]_A0；当氨氮及过程生成的亚硝酸盐最后基本反应完全，即剩余氨氮浓度、亚硝酸盐浓度分别均为[NH₄⁺‑N]_A0的10％以下，继续以负荷[NH₄⁺‑N]_A0*(1±10％)投加氨氮下一批次并进行反应；每白天A周期内氨氮投加批次数N视每批反应历时t_A确定，即N≈T_A/t_A；3)每天选取一个批次取样以考察当天A周期的氨氮氧化速率AOR_A和亚硝酸盐积累率NAR_A；该批次刚投加氨氮后以及反应t时刻分别取样测定NH₄⁺‑N、NO₂^‑‑N、NO₃^‑‑N的浓度，记为[NH₄⁺‑N]_A0、[NO₂^‑‑N]_A0、[NO₃^‑‑N]_A0、[NH₄⁺‑N]_At、[NO₂^‑‑N]_At、[NO₃^‑‑N]_At；计算A周期的氨氮氧化速率AOR_A和亚硝酸盐积累率NAR_A；4)随着氨氮氧化速率AOR_A提高，每隔几天提高每天A周期内各批次的氨氮负荷，使得提高后的首批次氨氮负荷为前一个氨氮负荷的1.2～2倍，以通过提高初始氨氮负荷提高氨氮氧化速率；5)每个A周期结束，进行污泥沉淀、排水至低于当天的初始液位，以避免因各批次加基础培养液导致反应液体积增加对B周期试验的影响；(2)B周期采用氨氮流加‑间歇式运行，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)氨氮投加分为两种方式，即进水时先通过投加氨氮作为反应初始底物，反应开始时再通过流加方式向反应器中连续补充氨氮；每周期开始向反应器内加入水和基础培养液提供反应底物溶液即为进水，进水后反应液的初始NH₄⁺‑N浓度记为[NH₄⁺‑N]_B0；进行本周期反应、污泥沉淀、排水，每一夜为一周期；2)氨氮流加即配制氨氮流加液于一储备器中、在每个间歇式运行周期连续不断地滴加供应于反应器内，即随着氨氮氧化的进行连续不断地补充氨氮；步骤(1)间歇运行A周期某一批次t时间反应段的氨氮氧化速率，视为A周期的氨氮氧化速率，计算如下：式中AOR_A：某一批次氨氮氧化速率，mg/(L·h)；[NH₄⁺‑N]_A0：某一批次初始NH₄⁺‑N浓度，mg/L；[NH₄⁺‑N]_At：某一批次反应t时刻NH₄⁺‑N浓度，mg/L；t：反应时间，h；步骤(2)B周期氨氮流加‑间歇式运行氨氮氧化速率计算如下：式中AOR_B：每个周期氨氮氧化速率，mg/(L·h)；[NH₄⁺‑N]_B0：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]_Bend：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；间歇运行A周期某一批次t时间反应段的亚硝酸盐积累率，视为A周期的亚硝酸盐积累率，计算如下：式中NAR_A：某一批次亚硝酸盐积累率；[NO₂^‑‑N]_A0：某一批次初始NO₂^‑‑N浓度，mg/L；[NO₂^‑‑N]_At：某一批次反应t时刻NO₂^‑‑N浓度，mg/L；[NO₃^‑‑N]_A0：某一批次初始NO₃^‑‑N浓度，mg/L；[NO₃^‑‑N]_At：某一批次反应t时刻NO₃^‑‑N浓度，mg/L；氨氮流加‑间歇式运行B周期的亚硝酸盐积累率计算以每周期NO₂^‑‑N和NO₃^‑‑N的生成量计算亚硝酸盐积累率，公式如下：式中NAR_B：每个周期亚硝酸盐积累率；[NO₂^‑‑N]_B0：每个周期初始NO₂^‑‑N浓度，mg/L；[NO₂^‑‑N]_Bend：每个周期反应结束NO₂^‑‑N浓度，mg/L；[NO₃^‑‑N]_B0：每个周期初始NO₃^‑‑N浓度，mg/L；[NO₃^‑‑N]_Bend：每个周期反应结束NO₃^‑‑N浓度，mg/L；注：若每周期NO₂^‑‑N和NO₃^‑‑N的生成量为负值，则NAR_B按零计算。