公布日：2022.04.01
申请日：2021.11.24
分类号：C02F3/34(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法及其应用，所述方法包括以下步骤：将含有硝化细菌和反硝化细菌的污泥加入含有膜曝气生物反应器的池体，使所述膜曝气生物反应器内溶氧量控制在1.5～4mg/L；将COD/氨氮比为2-7的废水分批次加入所述膜曝气生物反应器，逐步提高废水浓度，交替进行通气和曝气，使所述池体中溶氧量维持在1.5～4mg/L；将硝化细菌和反硝化细菌挂膜到膜曝气生物反应器的膜组件上，富集得到硝化细菌和反硝化细菌。通过本发明方案可以使得到的生物膜在具有较高的微生物活性和污染物处理效率，且本发明方法，运行成本低、操作方便，普遍适用于废水处理领域，有很高的应用价值，易于推广使用。
权利要求书
1.一种同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将MABR反应器固定于废水处理过程的AAO工艺的缺氧单元，根据市政废水COD浓度高的水质特征，将2500mg/L的含有硝化细菌和反硝化细菌的回流污泥，投加至MABR反应器内；硝化和反硝化细菌在污泥的微生物总体中的占比为50%，其中硝化和反硝化细菌的添加比例为6.5:4.3，污泥中微生物浓度为3×109cfu/mL，污泥填充量为反应器容积60%；（2）进水后投加硝化细菌和反硝化细菌所需基质营养及微量元素，开启曝气，曝气频率为每10min曝气15s，保证污泥与MABR膜箱上的选择透氧性膜充分接触，膜内气体供应频率为每供气10s停歇110s，控制体系内溶解氧含量为2mg/L，pH为6.8-7、废水C/N比为3，水温15℃；所述微量元素包括碳源、氮源、无机盐和氨基酸；（3）曝气结束后，开始向MABR反应器内分批次泵入废水，逐步提高膜箱所处环境的废水污染物浓度，进水容积负荷控制在0.5~1.5kgCOD/(m3.d)，水力停留时间为4h，出水溢流至沉淀池，控制尾气收集装置的曝气速率为1.0m3/min，每12h曝气30s，维持控制池体中溶解氧为1.5~4mg/L，控制膜内溶解氧为0.8-1.0g/h/m2，控制膜箱供气量为8.5Nm³/h促使硝化细菌和反硝化细菌占据优势并快速成膜；（4）待选择透氧膜有薄膜粘附，同时COD去除率达45%以上时连续进水，按5%的比例提升进水负荷，向膜内每通气120s曝气30s，曝气速率为1.2m3/min，使得硝化与反硝化细菌富集的生物膜的挂膜厚度始终维持在为200-250μm，富集得到硝化细菌和反硝化细菌。
2.如权利要求1所述的方法在环境处理中的应用。
3.如权利要求1所述的方法在污水处理中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述污水为富含氮或/和富含磷的污水。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法。
本发明还提出一种具有上述同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法的应用。
根据本发明的一个方面，提出了一种同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法，所述方法包括以下步骤：将含有硝化细菌和反硝化细菌的污泥加入含有膜曝气生物反应器的池体，进行曝气使所述膜曝气生物反应器内溶氧量控制在1.5～4mg/L；将COD/氨氮比为2-7的废水分批次加入所述膜曝气生物反应器，逐步提高废水浓度，交替进行通气和曝气，使所述池体中溶氧量维持在1.5～4mg/L；将硝化细菌和反硝化细菌挂膜到膜曝气生物反应器的膜组件上，富集得到硝化细菌和反硝化细菌。
在本发明的一些实施方式中，所述膜曝气生物反应器为MABR反应器。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器固定于废水处理过程的池体中。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器固定安装于AAO或AO工艺的缺氧单元。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器在安装至MABR池体前必须存在膜格栅，格栅孔径在3mm以下。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器的膜组件的膜材料为选择透氧膜，所述选择透氧膜用以满足氧气与废水污染物的异相传质。
所述在本发明的一些实施方式中，MABR反应器中采用的膜材料需存在便于微生物附着的区域，包括但不限于缝隙、孔径等。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥为市政废水处理工艺中收集的回流污泥或脱水后的污泥。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥为回流污泥。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥浓度为1000-4000mg/L；优选2000-3000mg/L。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥中微生物的浓度为1×108-5×109cfu/ml，其中，硝化微生物和反硝化细菌浓度在总体微生物中占比达到15％以上，优选地，所述硝化微生物和反硝化细菌浓度在微生物总体占比在30％以上。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥中微生物的浓度为3×109cfu/ml。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化细菌和反硝化细菌的添加比例为(5～8)：(3～7)；优选地，所述硝化细菌和反硝化细菌的添加比例为6.5:4.3。
在本发明的一些实施方式中，所述接种污泥填充量为反应器容积的50％～80％。
在本发明的一些实施方式中，所述交替进行通气和曝气的过程中，控制所述膜曝气生物反应器内的水质的pH为6-8，优选为6.8-7.5；所述水质的温度控制在10-35℃，优选地，温度为12-25℃。
在本发明的一些实施方式中，所述污泥中微生物的浓度为1×108-5×109cfu/ml，其中，硝化微生物和反硝化细菌浓度在总体微生物中占比达到15％以上；优选地，所述硝化微生物和反硝化细菌浓度在微生物总体占比在30％以上。
在本发明的一些实施方式中，所述将含有硝化细菌和反硝化细菌的污泥加入膜曝气生物反应器的步骤还包括将基质营养及微量元素加入膜曝气生物反应器；所述基质营养包括碳源、氮源、无机盐和氨基酸。
在本发明的一些实施方式中，所述废水C/N(COD/NH4+—N)比为2-4。
在本发明的一些实施方式中，所述废水的COD浓度为300-1500mg/L。
在本发明的一些实施方式中，控制尾气收集装置的曝气速率为0.8～1.5m3/min；优选地，所述曝气速率为1.0m3/min，频率为每8～16h，曝气20～60s。
在本发明的一些实施方式中，所述膜组件的膜内氧含量为0.4-1.5g/h/m2，优选地膜内氧含量为0.8-1.0g/h/m2。
在本发明的一些实施方式中，所述的通气频率为每供气8～12s停歇100～120s。
在本发明的一些实施方式中，所述曝气速率为0.5-1.5m3/min，优选地1.2m3/min。
在本发明的一些实施方式中，所述曝气的曝气盘孔径为4-8mm，优选地曝气孔孔径为5mm。
在本发明的一些实施方式中，所述曝气频率为每10-60min曝气10-30s，优选地每10min曝气15s。
在本发明的一些实施方式中，所述曝气盘每6-12h曝气15-60s，优选地每12h曝气30s。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器的运行参数包括控制水力停留时间为15min以上，优选地，控制水力停留时间为3-4h。
在本发明的一些实施方式中，所述MABR反应器的控制膜箱供气量为7-9Nm3/h。
在本发明的一些实施方式中，所述方法还包括控制硝化细菌和反硝化细菌的生长量的步骤。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化细菌包括亚硝酸单胞菌属(Nitrosomonas)，亚硝酸螺杆菌属(Nitrosospira)、亚硝酸叶菌属(Nitrosolobus)、亚硝酸弧菌属(Nitrosovibrio)、亚硝酸球菌属(Nitrosococcus)、硝酸杆菌属(Nitrobacter)、硝酸刺菌属(Nitrospina)、硝酸球菌属(Nitrococcus)、硝酸螺菌属(Nitrospira)。
在本发明的一些实施方式中，所述反硝化细菌为假单胞菌属(Pseudomonas.sp)和/或碱杆菌属(Alcaligenes.sp)。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化和反硝化细菌的添加比例为(3～7)：(4～7)。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化细菌和反硝化细菌的挂膜厚度始终维持在为200-400μm。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化细菌和反硝化细菌的挂膜厚度始终维持在为200-300μm。
在本发明的一些实施方式中，所述硝化细菌和反硝化细菌挂膜后还包括曝气擦洗步骤，所述曝气擦洗步骤包括向膜内每通气60-180s曝气30-60s擦洗，优选地每通气120s曝气30s。
根据本发明的第二方面，提出了一种同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法的应用，所述应用包括所述方法在环境处理中的应用。
在本发明的一些实施方式中，所述的方法在污水处理中的应用。
在本发明的一些实施方式中，所述的方法在富含无机盐的污水处理中的应用。
在本发明的一些实施方式中，所述方法在富含氮或/和富含磷的污水处理中的应用。
根据本发明的实施方式，至少具有以下有益效果：本申请方案同时富集硝化细菌和反硝化细菌的方法，通过将MABR反应器应用于废水处理过程，污泥类型、水体参数、运行参数等方面，由于氧的传递方向与废水中营养物浓度差异，可以将生
物膜由外到内形成同时兼具硝化细菌和反硝化细菌的群落结构。同时，由于采用大气泡擦洗，使得硝化与反硝化细菌富集的生物膜始终维持在一定的厚度，能持续利用水体中的营养物质生长，通过本发明方案可以使得到的生物膜在具有较高的微生物活性和污染物处理效率(COD和氨氮的去除效率相对于未采用本方法的MABR反应器效率平均提高14％以上，MABR反应器的启动时间平均缩短15天以上，硝化与反硝化细菌富集的生物膜始终保持一定的比例)；本发明方法，运行成本低、操作方便，普遍适用于废水处理领域，有很高实际应用价值，易于推广使用。
（发明人：周翔宇;蒋旭宇;孙兰;莫竞瑜;黎慧娟;胡胜）
