申请日2007.02.09
公开(公告)日2008.08.13
IPC分类号C02F3/12; C12N1/20
摘要
本发明公开了一种硝化细菌的富集方法。该方法是采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液主要组分为无机盐，包括微量元素Fe、Mg、Na、K及缓冲液，其中NH4+-N初始浓度为100mg/L～200mg/L，最终浓度为500mg/L～1200mg/L;COD≤200mg/L。本发明方法可使污泥中的碳化菌等杂菌的生长明显受到抑制，有利于硝化细菌成为优势菌群，并耐受越来越高的氨氮浓度，最终达到处理浓度高达1200mg/L的氨氮废水，使污水中高浓度氨氮能够降到10mg/L以下。
权利要求书
1. 一种硝化细菌的富集方法，采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养 液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液主要组分为无机盐，包括微量 元素Fe、Mg、Na、K及缓冲液，其中NH4 +-N初始浓度为100mg/L～200mg/L， 最终浓度为500mg/L～1200mg/L;COD≤200mg/L。
2. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述富集培养液 中，NH4 +-N最终浓度为600mg/L～1000mg/L。
3. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述的富集培养 液中包括元素Ca，Ca2+浓度为0.01～0.05g/L.
4. 根据权利要求3所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述的Ca2+是采 用CaCl2的形式加入的。
5. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述的富集培养 液中，微量元素Fe、Mg、Na和K的用量和引入方式如下：Fe是以FeSO4·7H2O的 形式加入的，Fe2+的浓度为2mg/L～14mg/L;Mg是以MgSO4·7H2O的形式加入 的，Mg2+浓度为10～20mg/L;Na是以NaCl2、Na2CO3和/或NaHCO3的形式加入， Na+浓度为200～1000mg/L;K是以KH2PO4和/或K2HPO4的形式加入，K+浓度为 20～70mg/L;所述的缓冲液为KH2PO4、K2HPO4和NaHCO3中的一种或多种，其 浓度为50～300mg/L。
6. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述的富集培养 液中的COD通过加入葡萄糖或甲醇实现的。
7. 根据权利要求2所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述硝化细菌富 集培养的条件为：温度为20～30℃;pH为6.0～9.0;污泥 沉降比为15%～25%; 溶解氧为大于2mg·L-1。
8. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述硝化细菌富 集培养的条件为：温度为20～30℃;pH为6.5～8.0;污泥沉降比为15%～20%; 溶解氧为2～10mg·L-1。
9. 根据权利要求7或8所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所用的pH调节 剂为Na2CO3和NaHCO3中的一种或两种。
10. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述逐渐提高培 养液氨氮浓度的方法，具体如下：每次加入培养液后，当氨氮浓度降至10mg/L 以下，提高预加入培养液中氨氮的浓度，其提高幅度为50～200mg/L。
11. 根据权利要求10所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述逐渐提高 培养液氨氮浓度的方法，当检测出水中氨氮浓度时，提高预加入培养液中氨氮 的浓度。
12. 根据权利要求1所述硝化细菌的富集方法，其特征在于所述的间歇式活 性污泥法，按间歇式进水、曝气、沉降、排水工序周期性进行，每天进行1～2 个周期，每个周期中曝气时间占75%～96%。是按间歇式进水、曝气、沉降、 排水工序周期性进行，每天进行1～2个周期，每个周期中曝气时间占75%～96 %;所述的活性污泥以20～40v%的接种量与富集培养液混合。
说明书
活性污泥中高效硝化细菌的富集方法
技术领域
本发明涉及一种以活性污泥为原料的高效硝化细菌的富集方法，属于生物 技术领域。
背景技术
近年来，随着工农业的发展，水体的富营养化问题日益突出，氨氮废水对 环境的影响已经在全球范围内引起环保领域的高度重视。
随着世界各国对外排废水达标排放要求的日趋强化以及环保执法力度的不 断加强，使氨氮含量高的废水处理难度增大。各国的污水处理厂都在试图寻求 技术适用、经济可行的氨氮废水的处理方法，特别是某些催化剂废水，因为其 中有机物含量很少而氨氮浓度高，超出了污水排放标准。
废水中的氨氮虽然可采用气提吹脱、离子交换、化学氧化等物理化学方法 进行处理，但这些方法存在副产物二次污染和效率低等问题。相比之下，生物 法是控制水体氨氮污染的较好方法。
生物法中，无论是传统的硝化-反硝化，还是新型的短程硝化-反硝化及短程 硝化-厌氧氨氧化工艺都需经过硝化细菌的硝化作用脱除氨氮。而硝化细菌是化 能自养菌，它具有自养性、好氧性、依附性和产酸性等特点，由于硝化细菌通 过氧化无机碳作为唯一的能量来源，所以它的代时长、繁殖速度慢，普通活性 污泥中的硝化细菌已经无法解决高浓度以及难去除的氨氮脱除问题。因此，只 有对普通活性污泥中的硝化细菌进行富集强化，才能使硝化细菌在工业上的应 用成为可能。CN 1354786A公开了一种活性污泥中高浓度硝化细菌的培养方法， 是以下水污泥和屎尿污泥作为接种污泥，以污泥脱水滤液或硝化脱离液为培养 液，其中的氨氮浓度为100～300mg/L，氨氮浓度高于300mg/L会对菌体的生长 产生抑制作用，所富集的硝化细菌不能耐受高浓度的氨氮。该方法所得的硝化 细菌对于氨氮浓度高于300mg/L以上的水处理厂产生的污水，必须用海水或淡 水等稀释到300mg/L以下再处理。
《同济大学学报》1999年第27卷第3期中，屈计宁等人发表的“高效硝化 细菌的富集技术研究”一文，是富集用于处理氨氮浓度低于300mg/L、富含有机 物的废水的硝化细菌，由于所用培养液中化学需氧量(COD)(以葡萄糖方式 加入)为500～1000mg/L，这虽然有利于硝化细菌的生长，但因为所得菌群中除 了含有自养菌之外，还含有其它的碳化菌等异养菌，从而影响硝化细菌进一步 对高浓度氨氮的脱除。该方法所得的硝化细菌能处理氨氮容积负荷小于350g NH3-N/m3·d废水，氨氮去除率能达到95%，若继续增大容积负荷则氨氮去除率 会逐渐下降。该方法所得的硝化细菌不适合处理氨氮浓度高于300mg/L且有机 物含量少、甚至不含有机物的废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对高浓度氨氮的耐受能力强、氨氮去除率高的 硝化细菌的富集方法。该方法所得到的硝化细菌能够处理氨氮含量高、有机物 含量低的污水，使污水能够安全排放。
本发明硝化细菌的富集方法，采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养 液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液主要组分为无机盐，包括微量 元素Fe、Mg、Na和K及缓冲液，其中NH4 +-N初始浓度为100mg/L～200mg/L， 最终浓度为500mg/L～1200mg/L，优选为600mg/L～1000mg/L;COD≤200mg/L。
所述的富集培养液中，微量元素Fe、Mg、Na和K可采用常规的用量和常用 物质引入，优选如下：Fe是以FeSO4·7H2O的形式加入的，Fe2+的浓度为2mg/L～ 14mg/L，最好为3～11mg/L;Mg是以MgSO4·7H2O的形式加入的，Mg2+浓度为 10～20mg/L;Na是以NaCl2、Na2CO3和/或NaHCO3的形式加入，Na+浓度为200～ 1000mg/L;K是以KH2PO4和/或K2HPO4的形式加入，K+浓度为20～70mg/L;所 述的缓冲液为KH2 PO4、K2H PO4和NaHCO3中的一种或多种，其浓度为50～ 300mg/L。
所述的富集培养液中还包括元素Ca，Ca2+浓度为4～20mg/L;Ca2+是采用 CaCl2的形式加入的。
所述的富集培养液中的COD可通过加入葡萄糖或甲醇，具体的加入量可根 据所处理废水中的COD来确定。
所述的活性污泥可以选取本领域常用的含硝化细菌的活性污泥，优选取自 炼油污水处理厂的活性污泥和催化剂污水处理厂的活性污泥。
所述硝化细菌富集培养的条件为：温度为20～30℃;pH为6.0～9.0，优 选6.5～8.0;SV(污泥沉降比)为15%～25%;DO(溶解氧)为大于2mg·L-1， 优选为2～10mg·L-1。
本发明为了维持溶液pH值在硝化细菌生长所需要的范围内，所用的pH调节 剂为Na2CO3和NaHCO3中的一种或两种。
所述逐渐提高培养液氨氮浓度的方法，具体如下：每次加入培养液后，当 氨氮浓度降至10mg/L以下，最好是用GB7479蒸馏滴定法检测不出水中氨氮浓 度，即低于0.2mg/L时，提高预加入培养液中氨氮的浓度，其提高幅度为 50～200mg/L。
所述的富集培养液中，加入适量的Ca2+，一方面为硝化细菌生长提供微量 元素，另一方面由于硝化细菌具有附着于固体颗粒表面生长的特性以及硝化细 菌的比重轻易浮于水面的特点，所以生成一定量的CaCO3沉淀会增大硝化细菌的 附着表面，也减少了硝化细菌在换水过程中的流失。此外，以Ca2+的形式加入， 还可以在调节培养液pH值过程中起到缓冲作用。但Ca2+的加入量不能过高，否 则生成大量的CaCO3破坏硝化细菌的生长环境。
本发明针对氨氮含量高(NH3-N含量≤1200mg/L)、有机物含量少(COD 含量低于200mg/L)的废水的特点，通过逐渐提高基质氨氮质量浓度的方法，并 采用适宜的以无机盐为主要组分的培养液，在不加入其它碳源或只加入少量有 机物的情况下，使污泥中的原生动物、后生动物、真菌以及碳化菌等杂菌的生 长明显受到抑制，有利于硝化细菌成为优势菌群，并耐受越来越高的氨氮浓度， 最终达到处理浓度高达1200mg/L、容积负荷高达900g NH3-N/m3·d的氨氮废水， 使污水中高浓度氨氮能够降到10mg/L以下。
该方法所富集的硝化细菌不但能处理低浓度难以去除的氨氮，而且对于高 浓度的氨氮去除效果也非常理想，具有良好的应用前景。
