CN101456625B - 一种富集反硝化微生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富集反硝化微生物的方法，属于污水处理技术领域。该方法是使用可生物降解的聚乳酸颗粒作为反硝化微生物生长的碳源和附着载体，通过连续进水，使含有硝酸盐的地下水中的土著性微生物在固体碳源表面附着生长，逐渐形成稳定的生物膜，从而达到反硝化微生物富集和去除水中硝酸盐的目的。该方法不需要传统的微生物分离富集过程中涉及的复杂步骤，也不需要接种外源微生物，还可以避免常规反硝化工艺中，由于接种外源微生物可能带来的安全性问题，本发明可应用于地下水中硝酸盐的去除。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种富集反硝化微生物的方法，目的在于快速富集反硝化微生物，并用于去除水中的硝酸盐。
背景技术
我国水体中硝酸盐污染十分严重，急需高效低耗的去除硝酸盐的新方法。
目前水中硝酸盐的去除方法有物理化学法和生物反硝化法两大类。
从彻底消除硝酸盐污染和降低脱氮成本两方面看，生物反硝化方法都是目前最实用的方法。根据微生物反硝化所需碳源的不同，生物反硝化分为异养反硝化和自养反硝化。
自养反硝化不需要外界提供有机碳源，自养菌通过氧化氢气、还原性硫化物等获取能量，将环境中的二氧化碳、碳酸盐等转化为细胞物质，同时进行反硝化脱氮。自养反硝化由于自养菌生长繁殖较慢，脱氮速率低，所需的反应器容积比较大，成本较高。因此，异养反硝化脱氮受到了更多的关注。
异养反硝化需要利用有机物作为碳源，为反硝化作用的提供电子供体。传统的异养反硝化通常投加甲醇、乙醇、乙酸等可溶性碳源。
异养反硝化可将水中的硝酸盐彻底脱除，而且适合大规模的应用。异养反硝化的实质是硝酸盐作为异养脱氮菌呼吸链的最终电子受体而被还原为气态氮。
传统的生物脱氮过程中，由于水中有机碳含量低，所以需要提供有机物作为碳源。此外，在反应器启动过程中，需要接种外源微生物(如活性污泥)，并在反硝化条件下进行驯化。对于饮用水源水的生物脱氮来说，由于接种了外源微生物，有可能影响出水的水质安全，这无疑会影响生物脱氮的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述异养反硝化存在的缺点和不足，提供一种新的富集反硝化微生物的方法。其基本原理如下：
地下水中存在土著性微生物，其中包括具有反硝化性能的细菌。通过向反应器连续进水，这些土著性微生物可以附着在载体表面，在反硝化条件下，脱氮菌可以不断增殖，逐渐在载体表面形成生物膜，从而完成对反硝化微生物的富集过程。
一种富集反硝化微生物的方法，包括如下操作步骤：
(1)将粒径为0.4～0.5cm的聚乳酸颗粒填充于反应器中，填充高度为反应器高度的三分之二；
(2)将NO3-N浓度为20～100mg/L的地下水通过蠕动泵流入填充有聚乳酸颗粒的反应器中，采用上流式进水，其水力停留时间为2～4h，水温为25～30℃，连续运行20～25天至反硝化效果稳定，见载体表面形成红褐色的生物膜后，富集结束。
所述聚乳酸颗粒为反硝化微生物的碳源和载体。
所述反应器为填充床，高径比为(5～10)∶1。
所述地下水的pH值为6.5～8.0，活菌数不小于5CFU/mL。
所述进水硝酸盐浓度呈梯度变化或恒定不变。
所述反硝化效果稳定时的出水NO3-N浓度不高于10mg/L。
本发明的特色和优点：以地下水中土著微生物为反硝化菌的来源进行富集，不需要接种外源微生物，并且可以快速富集到反硝化微生物。此外还可以避免常规脱氮工艺中接种外源微生物对出水水质安全的影响。
附图说明
图1是进水NO3-N浓度为20～50mg/L的硝酸盐去除情况；
图2是进水NO3-N浓度为50mg/L的硝酸盐去除情况；
图3是进水NO3-N浓度为100mg/L的硝酸盐去除情况；
图4是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以可生物降解的聚乳酸作为碳源和载体，将粒径为0.4～0.5cm的聚乳酸颗粒填充于反应器中，填充高度为反应器高度的三分之二，上流式进水。含有硝酸盐的地下水通过蠕动泵进入反应器，调节适当的流速，使地下水缓慢流经反应器中填充的载体，由出水口排出，如图4所示。每天检测进水与出水的硝酸盐浓度。随着富集时间的延长，反硝化效率逐渐提高。当反硝化效果稳定后，可见载体表面形成红褐色的生物膜，富集结束。
实施例1
在直径为4.5cm，高45cm的有机玻璃反应器内加入粒径约为0.5cm的可生物降解聚乳酸颗粒作为碳源和载体，填充高度为30cm。原水为清华大学昌平校区的地下水(细菌总数约为10CFU/mL，pH值为7.5)，加入NaNO3调节NO3-N浓度。采用上流式进水。含有硝酸盐的地下水通过蠕动泵进入反应器，由出水口排出，在下述条件下进行反硝化微生物的富集：进水NO3-N浓度：20～50mg/L(逐渐升高，如图1)；水力停留时间：2.5h；温度：25℃。经过20d的连续运行，出水NO3-N浓度降为10mg/L以下，载体表面覆盖一层红褐色的生物膜，富集结束。硝酸盐的去除效果如图1所示。
实施例2
在直径为10cm，高50cm的有机玻璃反应器内加入粒径约为0.5cm可生物降解聚乳酸颗粒作为碳源和载体，填充高度为33.3cm。原水为清华大学昌平校区的地下水(细菌总数约为10CFU/mL)，加入NaNO3调节NO3-N浓度，采用上流式进水。含有硝酸盐的地下水通过蠕动泵进入反应器，由出水口排出，在下述条件下进行反硝化微生物的富集：进水NO3-N浓度：50mg/L；pH值：8.0；水力停留时间：2h；温度：30℃。经过25d的连续运行，NO3-N被完全去除，载体表面覆盖一层红褐色的生物膜，富集结束。硝酸盐的去除效果如图2所示。
实施例3
在直径为4.5cm，高45cm的有机玻璃反应器内加入粒径约为0.5cm的可生物降解聚乳酸颗粒作为碳源和载体，填充高度为30cm。原水为清华大学昌平校区的地下水(细菌总数约为10CFU/mL)，加入NaNO3调节NO3-N浓度。在下述条件下进行反硝化微生物的富集：进水NO3-N浓度：100mg/L；pH值：7.0；水力停留时间：4h；温度：30℃。经过25d的连续运行，出水NO3-N浓度降为5mg/L以下，载体表面覆盖一层红褐色的生物膜，富集结束。硝酸盐的去除效果如图3所示。
Claims (6)
1.一种富集反硝化微生物的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
(1)将粒径为0.4～0.5cm的聚乳酸颗粒填充于反应器中，填充高度为反应器高度的三分之二；
(2)将NO3-N浓度为20～100mg/L的地下水通过蠕动泵流入填充有聚乳酸颗粒的反应器中，采用上流式进水，其水力停留时间为2～4h，水温为25～30℃，连续运行20～25天至反硝化效果稳定，见载体表面形成红褐色的生物膜后，富集结束。
2.根据权利要求1所述的富集反硝化微生物的方法，其特征在于所述聚乳酸颗粒为反硝化微生物的碳源和载体。
3.根据权利要求1所述的富集反硝化微生物的方法，其特征在于所述反应器为填充床，高径比为5～10。
4.根据权利要求1所述的富集反硝化微生物的方法，其特征在于所述地下水的pH值为6.5～8.0，活菌数不小于5CFU/mL。
5.根据权利要求1所述的富集反硝化微生物的方法，其特征在于所述进水硝酸盐浓度呈梯度变化或恒定不变。
6.根据权利要求1所述的富集反硝化微生物的方法，其特征在于所述反硝化效果稳定时的出水NO3-N浓度不高于10mg/L。
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