申请日2012.05.09
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统及方法，它包括一内装有搅拌器的氨氮与微量元素储存罐，该氨氮与微量元素储存罐通过一输液泵连接膜生物反应器;一pH调节液储存罐通过一pH调节液输送泵也连接所述膜生物反应器;在所述膜生物反应器上分别设置有连接进水泵的进水口和连接出水泵的出水口，以及连接排泥泵的排泥口;本发明的基本特点是：使用膜生物反应器系统对硝化污泥进行半封闭式富集培养，与硝化菌剂的发酵培养相比，大幅度降低了硝化菌的培养成本，并实现了硝化菌与培养基质的彻底分离，有效避免了硝化菌在培养过程中的不必要流失。
权利要求书
1.一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统，它包括一内装有搅拌器的 氨氮与微量元素储存罐，该氨氮与微量元素储存罐通过一输液泵连接膜生物反应器;一pH 调节液储存罐通过一pH调节液输送泵也连接所述膜生物反应器;在所述膜生物反应器上 分别设置有连接进水泵的进水口和连接出水泵的出水口，以及连接排泥泵的排泥口。
2.根据权利要求1所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统，其特征 在于所述的膜生物反应器采取外置式或一体浸没式结构，其中的膜形式为平板膜、卷式膜、 中空纤维膜、管式膜中的一种滤膜;整个系统可分排泥和不排泥两种模式运行。不排泥模 式下可批次生产与市售纯硝化菌剂同等浓度的复合硝化菌剂;排泥模式下可在极小的容积 中为强化对象污水生物工艺连续生产并提供高浓度的硝化菌，实现对污水生物工艺硝化功 能的持续强化。
3.根据权利要求1或2所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统，其 特征在于所述的膜生物反应器的底部设置有连接曝气泵的曝气装置，在膜生物反应器内设 置有pH在线检测仪和液位计并分别连接于一由微电脑构成的自控装置，所述的自控装置 分别连接被控的输液泵、pH调节液输送泵、排泥泵以及进水泵和出水泵。
4.一种利用如权利要求1或2或3所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培 养系统的富集培养方法，该方法是使用膜生物反应器对硝化污泥进行半封闭式富集培养， 其特征在于：进水通过进水泵从进水口送入膜生物反应器，且此时的进水为污水生物处理 工艺稀释进水或出水，并添加富集基质，且所述进水中含有含有的无机氮磷，另外：在氨 氮与微量元素储存罐内人工投加硫酸铵、氯化铵无机氮源，磷酸氢二钠、磷酸二氢钠含磷 无机物，以及微量元素，并通过输液泵送入膜生物反应器，投加后C/N≤0.5，氮磷质量比 范围1～10;在pH调节液储存罐内加入碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾来调节 pH值，通过Ph调节液输送泵送入膜生物反应器内，使pH值维持在7.0～8.5;由上述进 水、氨氮与微量元素以及pH调节液共同组成的混合液由膜生物反应器中的膜进行泥水分 离，实现对硝化菌的完全截留。
5.根据权利要求4所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养方法，其特征 在于所述的膜生物反应器内通过不断提高进水中氨氮浓度来刺激硝化菌生长，氨氮提高幅 度在20～100mg/L之间，并以出水氨氮、亚硝态氮浓度均小于5mg/L为准。
6.根据权利要求4所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养方法，其特征 在于所述的膜生物反应器内内的水力停留时间为2～15h，最佳为4h;DO不低于2mg/L; 系统的污泥龄可根据需要控制在3～100d，常规5～20d。
说明书
一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统及方法
技术领域
本发明涉及的是一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统及方法，属于一 种污水处理技术领域。
背景技术
现有的污水处理工艺中，生物脱氮主要依靠硝化细菌和反硝化细菌完成，其中硝化细 菌为好氧自养菌，世代长，增殖速度慢，污泥产率低，对外界环境条件较为敏感，难以维 持较高生物浓度。硝化功能启动慢、硝化能力不足已成为制约众多污水处理厂脱氮效果的 瓶颈。现有的污水厂启动，要使出水氨氮达标即系统具有完全硝化功能一般需30d以上， 而在冬季气温较低等不利条件下完全启动需要更长的时间。在遇上冲击负荷时硝化功能容 易崩溃，恢复所需时间很长，加上往往还要花很长时间查找造成冲击负荷的原因并相应调 整操作条件，由此导致硝化功能恢复所需的时间会更长。
向污水生物处理系统中投加硝化菌通常认为是强化硝化功能的有效方法。目前硝化强 化技术主要分为两类：一类是使用由一种或几种硝化菌组成的纯硝化菌剂。纯菌剂通过发 酵制备，其优点是富集培养速度快、菌种纯度高、密度高，缺点是制备成本高，且存在菌 种变异和退化，另外由于菌种组成相对单一，与实际水处理系统的生物群落结构相似相容 性差，因此在实际应用中适应能力较差，不容易有效发挥生物强化功能。
另一类是使用高度富集硝化细菌的活性污泥。此种方式克服了纯菌制剂中存在的问题， 制备成本低，不存在菌种变异和退化，另外硝化种群具有多样性，因此在实际应用中与实 际水处理系统的生物群落结构相似相容性好，更能有效发挥生物强化功能。但是目前普遍 使用开放式培养方法，且进水基质中有机物含量高，硝化菌易流失，较纯发酵培养的富集 培养速度减慢，且菌种的纯度和密度相对不高。
中国发明专利200910219411公开了一种以污泥水为培养基，采用倒置A/O工艺的硝化 菌活性污泥富集方法，中国发明专利201136825公开了一种以处理垃圾渗滤液为主的硝化 菌富集装置。其特点均为培养基质中有机物含量高、开放式富集系统，因此存在富集纯度 小、速度慢等不足。
中国发明专利CN101973628A公开了一种序批式发酵富集培养硝化菌的方法，将活性 污泥与高氨氮废水以1∶7比例混合发酵，5天为一周期，之后对培养液进行离心，以此方 式连续运行4周期，获得硝化菌种。该方法存在氨氮负荷突变，对硝化菌易产生基质抑制 作用;且大批量生产时，离心发酵成本较高且不利于连续富集连续投加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于膜生物反应器的硝化污 泥高效富集培养系统及方法，它能使硝化菌实现低成本、高纯度、高浓度培养的同时，最 大限度地保持了硝化种群的多样性及其与强化对象系统硝化种群结构的相似相容性，更有 利于提高硝化强化效果。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种基于膜生物反应器的硝化污泥高效 富集培养系统，它包括一内装有搅拌器的氨氮与微量元素储存罐，该氨氮与微量元素储存 罐通过一输液泵连接膜生物反应器;一pH调节液储存罐通过一pH调节液输送泵也连接所 述膜生物反应器;在所述膜生物反应器上分别设置有连接进水泵的进水口和连接出水泵的 出水口，以及连接排泥泵的排泥口。
所述的膜生物反应器采取外置式或一体浸没式结构，其中的膜形式为平板膜、卷式膜、 中空纤维膜、管式膜中的一种滤膜;整个系统可分排泥和不排泥两种模式运行。不排泥模 式下可批次生产与市售纯硝化菌剂同等浓度的复合硝化菌剂;排泥模式下可在极小的容积 中为强化对象污水生物工艺连续生产并提供高浓度的硝化菌，实现对污水生物工艺硝化功 能的持续强化。
所述的膜生物反应器的底部设置有连接曝气泵的曝气装置，在膜生物反应器内设置有 pH在线检测仪和液位计并分别连接于一由微电脑构成的自控装置，所述的自控装置分别连 接被控的输液泵、pH调节液输送泵、排泥泵以及进水泵和出水泵。
一种利用如上所述的基于膜生物反应器的硝化污泥高效富集培养系统的富集培养方 法，该方法是使用膜生物反应器对硝化污泥进行半封闭式富集培养，进水通过进水泵从进 水口送入膜生物反应器，且此时的进水为污水生物处理工艺稀释进水或出水，并添加富集 基质，且所述进水中含有含有的无机氮磷，另外：在氨氮与微量元素储存罐内人工投加硫 酸铵、氯化铵无机氮源，磷酸氢二钠、磷酸二氢钠含磷无机物，以及微量元素，并通过输 液泵送入膜生物反应器，投加后C/N≤0.5，氮磷质量比范围1～10;在pH调节液储存罐 内加入碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾来调节pH值，通过pH调节液输送泵送入 膜生物反应器内，使pH值维持在7.0～8.5;由上述进水、氨氮与微量元素以及pH调节液 共同组成的混合液由膜生物反应器中的膜进行泥水分离，实现对硝化菌的完全截留。
所述的膜生物反应器内通过不断提高进水中氨氮浓度来刺激硝化菌生长，氨氮提高幅 度在20～100mg/L之间，并以出水氨氮、亚硝态氮浓度均小于5mg/L为准。
所述的膜生物反应器内内的水力停留时间为2～15h，最佳为4h;DO不低于2mg/L; 系统的污泥龄可根据需要控制在3～100d，常规5～20d。
本发明采用低碳源、高氮源为主的培养基质，以完全混合式膜生物反应器为富集装置 的半封闭式硝化菌富集培养技术、工艺和设备，避免了硝化菌富集过程中出现流失，保证 了硝化污泥富集的效率和纯度。作为旁路系统用于富集投加时，减少了旁路系统的建设体 积和富集时间，节省费用。
本发明的有益效果是：
(1)使用膜生物反应器系统对硝化污泥进行半封闭式富集培养，与硝化菌剂的发酵 培养相比，大幅度降低了硝化菌的培养成本，并有效避免了硝化菌在培养过程中的不必要 流失。
(2)培养基以无机氮源为主，可同时投加污水生物处理工艺稀释进水或出水，使硝 化污泥实现高纯度、高浓度培养的同时，最大限度地使硝化种群保持了多样性及与强化对 象系统的相似相容性，有利于提高硝化强化效果。
(3)该系统不排泥模式下可批次生产与市售纯硝化菌剂同等浓度的复合硝化菌剂; 排泥模式下可在极小的容积中为污水生物工艺连续生产并提供高浓度的硝化菌进行硝化 功能的强化。
(4)采用完全混合式反应器连续进出水，含高氨氮浓度的基质进入反应器后得以稀 释和硝化，降低了高氨氮浓度对硝化菌的基质抑制作用，更有利于硝化菌的富集培养。
