申请日2020.01.13
公开(公告)日2020.05.12
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，包括步骤：(1)在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入进水，进水中NH4+‑N和NO2‑‑N质量浓度比为1:1，在厌氧、避光、30～36℃条件下运行至稳定;(2)向进水中加入盐离子，采用基于抑制动力学规律的策略分阶段提高盐离子的浓度，每一驯化阶段均运行相同时间，不断增加厌氧氨氧化细菌对盐度的耐受性并对耐盐型细菌进行富集，直至进水中盐离子浓度达到目标浓度，完成耐盐性厌氧氨氧化污泥的驯化。本发明驯化方法所得到的厌氧氨氧化污泥可在高盐度水平下保持较高的脱氮性能，具备了对一般盐度水平的耐受能力，有利于厌氧氨氧化工艺的实际应用。
权利要求书
1.一种基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，包括步骤：
(1)在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入进水，进水中NH4+-N和NO2--N质量浓度比为1:1，在厌氧、避光、30～36℃条件下运行至稳定;
(2)向进水中加入盐离子，采用基于抑制动力学规律的策略分阶段提高盐离子的浓度，每一驯化阶段均运行相同时间，不断增加厌氧氨氧化细菌对盐度的耐受性并对耐盐型细菌进行富集，直至进水中盐离子浓度达到目标浓度，完成耐盐性厌氧氨氧化污泥的驯化。
2.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述反应器为升流式厌氧污泥床反应器。
3.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥的浓度为10～15g-1VSS L-1。
4.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化颗粒污泥中的优势菌属为Candidatus Kuenenia。
5.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述进水的pH为7.6～7.8，水力停留时间为1.5～2.0h。
6.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述抑制动力学规律采用方程Y=F(X)进行描述，其中Y为厌氧氨氧化细菌的活性，X为盐离子浓度，且每一驯化阶段下盐离子浓度X所对应的Y值随驯化阶段均匀变化。
7.根据权利要求6所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，方程Y=F(X)为二次函数。
8.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述盐离子以NaCl的形式加入，所述目标浓度不超过30g L-1。
9.根据权利要求1所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，以步骤(1)为第一个驯化阶段，所述驯化阶段总数不少于5。
10.根据权利要求1或9所述的基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，其特征在于，所述每一驯化阶段运行时间不少于14天。
说明书
基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法
技术领域
本发明涉污泥驯化技术领域，具体涉及一种基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法。
背景技术
为了缓解当今世界淡水资源的危机，海水被越来越多的应用于人们的生活与工业发展当中，这极大增加了市政污水的盐度。此外，近年来渔业、腌制品行业以及皮革制造行业的快速发展也产生了大量的含盐废水。据不完全统计，在全球所产生的工业废水中有5%为含盐废水。盐度的增加也为污水的生物处理领域带来了挑战。高盐度会造成水环境中渗透压的升高，这也是高盐度毒害水处理微生物的首要原因。
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化为氮气的生物反应。与传统的硝化-反硝化生物脱氮进程相比，厌氧氨氧化工艺在保持高效脱氮的同时无需曝气、无需外加碳源。这使得厌氧氨氧化工艺被认为是具有广阔前景的生物脱氮工艺。此外，厌氧氨氧化工艺在高盐度含氮废水的处理方面也展现出了巨大的潜力。CandidatusScalindua属的厌氧氨氧化细菌甚至可以在盐度高达204g NaCl L-1的环境中生存。
耐盐驯化是指缓慢增加污水中的盐度，不断提升渗透压至期望浓度的微生物培养过程。在驯化过程中，微生物的耐盐性逐渐增加，并且盐度耐受性低的微生物被逐渐淘汰。目前大多采用驯化的方式以实现厌氧氨氧化工艺对含盐废水的脱氮处理。在传统的驯化方式中，盐度的增加比例通常与驯化时间成正比。然而，这种驯化方式并没有充分考虑到微生物的承受能力，不一定会取得最优的驯化结果，甚至会导致驯化失败。在实际操作中，保持盐度对微生物的抑制程度而非盐离子浓度随着驯化时间均匀增加可能会取得更好的驯化结果。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥的驯化方法，通过结合盐度对厌氧氨氧化细菌的抑制动力学规律，保证在驯化过程中盐度对微生物的抑制程度随着驯化时间均匀增加，从而成功的驯化出耐盐性厌氧氨氧化污泥。本发明为基于厌氧氨氧化工艺的高盐度废水脱氮进程提供新的方法与思路。
一种基于抑制动力学规律的耐盐性厌氧氨氧化污泥驯化方法，包括步骤：
(1)在反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥，泵入进水，进水中NH4+-N和NO2--N质量浓度比为1:1，在厌氧、避光、30～36℃条件下运行至稳定;
(2)向进水中加入盐离子，采用基于抑制动力学规律的策略分阶段提高盐离子的浓度，每一驯化阶段均运行相同时间，不断增加厌氧氨氧化细菌对盐度的耐受性并对耐盐型细菌进行富集，直至进水中盐离子浓度达到目标浓度，完成耐盐性厌氧氨氧化污泥的驯化。
本发明驯化方法所得到的厌氧氨氧化污泥可在高盐度水平下保持较高的脱氮性能，具备了对一般盐度水平的耐受能力，有利于厌氧氨氧化工艺的实际应用。
作为优选，所述反应器为升流式厌氧污泥床反应器，有利于整个驯化过程中厌氧状态的保持。
作为优选，所述反应器内接种厌氧氨氧化颗粒污泥的浓度为10～15g-1VSS L-1。VSS为可挥发悬浮固体。
作为优选，所述厌氧氨氧化颗粒污泥中的优势菌属为Candidatus Kuenenia。
作为优选，所述进水的pH为7.6～7.8，该pH最适合厌氧氨氧化细菌的培养。
作为优选，所述进水含有(NH4)2SO4，NaNO2，NaH2PO4，CaCl2·2H2O，MgSO4·7H2O，NaHCO3，微量元素I储备液和微量元素II储备液;
所述微量元素I储备液由EDTA和FeSO4配制而成;
所述微量元素II储备液中含有：EDTA，ZnSO4·7H2O，CoCl2·6H2O，MnCl2·4H2O，CuSO4·5H2O，NaMoO4·2H2O，NiCl2·6H2O和H3BO4。
上述进水中含有厌氧氨氧化细菌生长所需的营养物质，适宜厌氧氨氧化细菌的生长。
作为优选，所述进水的水力停留时间为1.5～2.0h。
步骤(2)中，所述抑制动力学规律采用方程Y=F(X)进行描述，其中Y为厌氧氨氧化细菌的活性，X为盐离子浓度，作为优选，每一驯化阶段下盐离子浓度X所对应的Y值应随驯化阶段均匀变化。
作为优选，方程Y=F(X)为二次函数。
作为优选，所述盐离子主要通过NaCl的添加进行调控所述目标浓度不超过30g L-1，防止驯化目标浓度过高导致驯化失败。不同盐对应的目标浓度可进行相应调整。
作为优选，以步骤(1)为第一个驯化阶段，所述驯化阶段总数不少于5。
作为优选，所述每一驯化阶段运行时间不少于14天，避免驯化时间过短从而导致驯化结果不理想。
在一优选例中，不同阶段进水中盐离子浓度分别为0.00g L-1、4.83g L-1、10.34gL-1、16.85g L-1、25.00g L-1。
在本发明的驯化方法下，当盐离子浓度达到驯化的目标浓度25.00g NaCl L-1时，反应器的氮去除速率NRR达到2.22±0.14kg N m-3d-1，明显高于常规驯化方法下的1.75±0.23kg N m-3d-1。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：在驯化过程中充分考虑厌氧氨氧化细菌对盐度的耐受水平，保证盐度所产生的抑制压力随驯化阶段的变化均匀增加，给厌氧氨氧化细菌提供稳定的外部环境，从而取得良好的驯化结果。（发明人金仁村;张权;付瑾瑾;范念斯;吴庆元;谌金艳;黄宝成）
