CN103172171B - 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法 - Google Patents

反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103172171B
CN103172171B CN201310119900.3A CN201310119900A CN103172171B CN 103172171 B CN103172171 B CN 103172171B CN 201310119900 A CN201310119900 A CN 201310119900A CN 103172171 B CN103172171 B CN 103172171B
Authority
CN
China
Prior art keywords
methane
hollow fiber
fiber membrane
membrane reactor
microorganism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310119900.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103172171A (zh
Inventor
曾建雄
丁兆威
付亮
钱祝胜
丁静
申晓菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201310119900.3A priority Critical patent/CN103172171B/zh
Publication of CN103172171A publication Critical patent/CN103172171A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103172171B publication Critical patent/CN103172171B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法,该系统包括:中空纤维膜反应器,所述中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰;所述壳体下部设有进水口,中部设有取样口,上部设有出水口;所述上法兰上设有出气口,所述下法兰上设有进气口;所述壳体内部设有中空纤维膜束,其上端封闭,下端开口且与所述进气口相连;与所述中空纤维膜反应器进气口相连的甲烷供气装置;与所述中空纤维膜反应器进水口相连的供水装置。本发明利用上文所述的系统,加入接种物,依次按照序批模式、连续流模式运行,可以提高甲烷利用效率,缩短反硝化厌氧甲烷氧化微生物的富集时间。

Description

反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法
技术领域
本发明涉及反硝化技术领域,特别涉及一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法。
背景技术
反硝化也称脱氮作用,是指在反硝化菌的作用下,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮被还原成氮气的过程,是污水处理领域中脱氮的主要工艺之一。在经典反硝化过程中,反硝化菌以氮氧化物为电子受体,以有机物即碳源作为电子供体。反硝化厌氧甲烷氧化(Denitrifying anaerobicmethane oxidation,DAMO)是一种比较新的生物反应,其是DAMO微生物以氮氧化物为电子受体,以甲烷为电子供体,将二者分别转化为氮气和二氧化碳。甲烷是厌氧发酵的主要产物,在污水处理厂的反硝化工艺中可以利用这些甲烷作为反硝化微生物的碳源,从而避免因外加甲醇等可溶性碳源所造成的二次污染,同时可降低成本,因此,DAMO过程是一种潜在的新型脱氮除碳途径。
由于DAMO微生物为自养微生物,生长缓慢,倍增时间为数周至数月,DAMO微生物的富集时间长是限制该技术发展的主要因素。目前,现有技术中主要有序批式反应器(SBR)、序半连续式反应器(SFBR)和连续搅拌罐反应器(CSTR)这三种反应器被用于DAMO微生物的富集。
其中,SBR和SFBR反应器对于富集生长缓慢的微生物具有一些优势,例如,能够实现较长的污泥停留时间以及溶解底物、溶解产物和微生物的均匀分布等。由于DAMO微生物的生长需要利用难溶于水的甲烷,现有技术中利用SBR和SFBR反应器富集DAMO微生物时,一般通过在顶空注入甲烷,或者在底部连续吹甲烷来提供所需甲烷。由于甲烷在水相中的溶解度低,传质系数小,甲烷从气相传到液相、再由液相传给微生物的传质过程受到极大限制,从而导致延长微生物的富集时间。而CSTR反应器虽然操作简单,可以实现稳态操作,但其也是通过从反应器底部连续鼓甲烷的方式提供甲烷,因而甲烷传质也受到限制,且泄漏的甲烷量较大。此外,CSTR反应器还存在微生物易于流失等问题。因此,目前现有技术对DAMO微生物富集的时间均比较长,不利于应用。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法,该系统及其方法能在较短时间内得到富集的DAMO微生物。
本发明提供一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统,包括:
中空纤维膜反应器,所述中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰;所述壳体下部设有进水口,中部设有取样口,上部设有出水口;所述上法兰上设有出气口,所述下法兰上设有进气口;所述壳体内部设有中空纤维膜束,其上端封闭,下端开口且与所述进气口相连;
与所述中空纤维膜反应器进气口相连的甲烷供气装置;
与所述中空纤维膜反应器进水口相连的供水装置。
优选的,所述壳体上部还设有内循环口;
在所述内循环口与进水口之间还包括内循环装置。
优选的,所述甲烷供气装置包括甲烷气瓶,其通过设置在管道上的气体稳压阀与进气口相连。
与现有技术相比,本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统包括中空纤维膜反应器及分别与其相连的甲烷供气装置和供水装置,其中,中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰;所述壳体下部设有进水口,中部设有取样口,上部设有出水口;所述上法兰上设有出气口,所述下法兰上设有进气口;所述壳体内部设有中空纤维膜束,其上端封闭,下端开口且与所述进气口相连。工作时,供水装置能提供含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,由进水口进入中空纤维膜反应器;甲烷供气装置能提供甲烷气体,由进气口进入中空纤维膜反应器;在中空纤维膜反应器中,反硝化厌氧甲烷氧化微生物以氮氧化物为电子受体,以甲烷为电子供体,将二者分别转化为氮气和二氧化碳而排出,同时微生物得以富集。在本发明中,所述中空纤维膜反应器以中空纤维膜作为微生物的附着介质,使接种的微生物附着在中空纤维膜上,生长形成一层生物膜,实现固液分离,能减少微生物的流失;同时,所述中空纤维膜也作为甲烷供给途径,即甲烷气体从中空纤维膜上渗出,透过膜丝直接接触到附着在其上的微生物,提高了甲烷到微生物的传质效率,提高了甲烷的利用率,能使DAMO微生物在较短时间内得到富集。
进一步的,本发明采用气体稳压阀控制输入甲烷量,控制更简单,甲烷泄露更少,从而进一步提高甲烷利用率。
本发明还提供一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的方法,包括:
构建上文所述的系统;
将所述系统首先按照进水、供气、沉淀、排水和静置的序批模式运行:供水装置通过进水口向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体;
然后按照连续流模式运行:同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体,完成富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物。
优选的,按照序批模式运行时,所述中空纤维膜反应器的温度为20℃~35℃,pH为6.9~8。
优选的,按照序批模式运行时,所述系统的运行时间为2天~30天。
优选的,按照连续流模式运行时,所述中空纤维膜反应器的水力停留时间为1天~10天。
优选的,按照连续流模式运行时,所述系统的运行时间为3月~4月。
优选的,所述氮氧化物氮的浓度为40mg/L~100mg/L,所述甲烷气体的压力为0.01MPa~0.05MPa。
与现有技术相比,本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的方法包括:构建上文所述的系统后,将该系统按照进水、供气、沉淀、排水和静置的序批模式运行:供水装置通过进水口向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体;然后按照连续流模式运行:同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体,完成富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物。本发明通过进水工序,首先向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,使得中空纤维膜丝完全浸没在液体培养基中,然后向其中提供甲烷气体,使得接种物附着在膜丝上;再经过沉淀、排水和静置工序,完成运行序批模式。在此之后,本发明向反应器内同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体进行DAMO微生物的富集,使氮氧化物和甲烷分别转化为氮气和二氧化碳而排出。在本发明中,所述中空纤维膜反应器以中空纤维膜作为微生物的附着介质,使接种的微生物附着在中空纤维膜上,生长形成一层生物膜,实现固液分离,能减少微生物的流失;同时,所述中空纤维膜也作为甲烷供给途径,即甲烷气体从中空纤维膜上渗出,透过膜丝直接接触到附着在其上的微生物,提高了甲烷到微生物的传质效率,提高了甲烷的利用率,能使DAMO微生物在较短时间内得到富集。
附图说明
图1为本发明实施例提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统,包括:
中空纤维膜反应器,所述中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰;所述壳体下部设有进水口,中部设有取样口,上部设有出水口;所述上法兰上设有出气口,所述下法兰上设有进气口;所述壳体内部设有中空纤维膜束,其上端封闭,下端开口且与所述进气口相连;
与所述中空纤维膜反应器进气口相连的甲烷供气装置;
与所述中空纤维膜反应器进水口相连的供水装置。
本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统能使DAMO微生物快速富集,解决了现有技术中甲烷利用率不高、微生物易流失,甲烷-微生物传质效率不高、富集周期长等技术难题。
本发明实施例提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统如图1所示,图1为本发明实施例提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统的结构示意图。
在图1中,1为进水泵,2为循环泵,3为进水口,4为内循环口,5为上法兰,6为出气口,7为出水口,8为中空纤维膜束,9为壳体,10为下法兰,11为气体稳压阀,12为进气口,13为取样口,14为甲烷气瓶,15为供水容器,16为液封装置。
在本发明中,所述系统包括中空纤维膜反应器,其包括壳体9、上法兰5、下法兰10和中空纤维膜束8;壳体9下部设有进水口3,中部设有取样口13,上部设有出水口7;上法兰5上设有出气口6,下法兰10上设有进气口12。
其中,所述中空纤维膜反应器的壳体9内部为反应场所,进水从其下部设置的进水口3进入中空纤维膜反应器,然后从其上部设置的出水口7排出,另外,可从其中部设置的取样口13进行取样,检测反应器内氮氧化物的浓度,据此可适当调节氮氧化物的浓度。
在本发明的一个实施例中,壳体9上部还设有内循环口4;在内循环口4与进水口3之间还包括内循环装置。所述内循环装置包括在内循环口4与进水口3之间的管道及其间的内循环泵2,增加反应器内部的物料循环,使接种物能更加充分地附着在膜丝上。本发明对所述管道和泵没有特殊限制,所述内循环泵可以为蠕动泵。
本发明对所述反应场所的大小没有特殊限制,如所述壳体的内径可以为6cm,高可以为40cm;本发明对所述壳体的材质也没有特殊限制,可以采用有机玻璃、塑料和合金等。本发明对所述壳体设置的各口的大小和位置没有特殊限制,能起到上述作用即可。
所述中空纤维膜反应器的上法兰5和下法兰10为设备进出口上的法兰,可用于两个设备之间的连接和固定等。上法兰5设置于壳体9的顶端,可用螺丝与壳体9的顶端固定;其上设有出气口6,可排出气体。在本发明的一个实施例中,出气口6与液封装置16相连,对所述反应器进行密封,所述液封装置为本领域技术人员熟知的装置。
相应的,下法兰10设置于壳体9的底端,可用螺丝与壳体9的底端固定;其上设有进气口12,气体可由此进入中空纤维膜反应器。本发明对所述上法兰、下法兰的材质等没有特殊限制,采用本领域常用的即可。
所述中空纤维膜反应器的中空纤维膜束8由若干根中空纤维膜丝组成,其上端可用树脂如环氧树脂封死,下端开口且与下法兰10上的进气口12相连;并且,中空纤维膜束8设置于壳体9内部。本发明对所述中空纤维膜的类型、膜丝尺寸和膜丝原料等没有特殊限制,优选采用脱气膜,富集效果最好。
在本发明中,所述中空纤维膜反应器可以采用污水处理厂的活性污泥接种。所述中空纤维膜反应器以中空纤维膜作为微生物的附着介质,使接种的微生物附着在中空纤维膜上,生长形成一层生物膜,实现固液分离,能减少微生物的流失;同时,所述中空纤维膜也作为甲烷供给途径,即甲烷气体从中空纤维膜上渗出,透过膜丝直接接触到附着在其上的微生物,从而提高了甲烷到微生物的传质效率,提高了甲烷的利用率,能使DAMO微生物在较短时间内得到富集。
另外,本发明采用膜丝作为微生物的附着载体,无需再外加填料,不但节省成本,而且使反应器的结构更简洁。并且,由于需要富集的微生物附着在膜丝上,甲烷到微生物的传质距离更短,传质效率更高,因此,本发明也无需增加额外循环管路来提高甲烷在培养液中的传质速率和含量,减少了动力投入。
在本发明中,所述系统包括供水装置,其与所述中空纤维膜反应器进水口3相连。在本发明的一个实施例中,所述供水装置包括供水容器15、供水容器15与进水口3之间的管道及其间的进水泵1,向反应器提供含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,所述含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物可以为含有河道底泥的接种微生物,其微生物种源是广泛存在于自然水体中的。本发明对所述供水容器、管道和泵没有特殊限制,所述进水泵可以为进水蠕动泵。
相应的,所述系统包括甲烷供气装置,其与所述中空纤维膜反应器进气口12相连。所述甲烷供气装置能提供甲烷气体,由进气口12进入中空纤维膜反应器。
在本发明的一个实施例中,所述甲烷供气装置包括甲烷气瓶14、甲烷气瓶14与进气口12之间的管道及其间的气体稳压阀11。本发明优选通过所述气体稳压阀调节供给中空纤维膜束的气体压力,控制更简单,甲烷泄露更少,从而能进一步提高甲烷利用率。
本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统的工作过程如下:
进水工序:开启进水泵,供水容器中含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基从进水口进入中空纤维膜反应器,使得中空纤维膜丝浸没在液体培养基中;
供气工序:开启气体稳压阀,甲烷供气装置提供甲烷气体,从进气口进入所述中空纤维膜反应器,同时开启内循环泵,使得接种物充分附着在膜丝上;
再经过沉淀、排水和静置工序,完成运行序批模式;
然后开启进水泵、开启气体稳压阀,供水容器和甲烷供气装置分别将所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体同时连续加入所述中空纤维膜反应器,在此进行连续流富集的过程中,反硝化厌氧甲烷氧化微生物以氮氧化物为电子受体,以甲烷为电子供体,将二者分别转化为氮气和二氧化碳而排出,同时微生物得以快速富集。
本发明还提供了一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的方法,包括:
构建上文所述的系统;
将所述系统首先按照进水、供气、沉淀、排水和静置的序批模式运行:供水装置通过进水口向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体;
然后按照连续流模式运行:同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体,完成富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物。
本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的方法利用上文所述的系统,加入接种物,依次按照序批模式、连续流模式运行,可以提高甲烷利用效率,缩短反硝化厌氧甲烷氧化微生物的富集时间。
本发明实施例构建反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统,该系统的内容与上文所述的技术方案相同,在此不再一一赘述。
在本发明中,所述系统的中空纤维膜反应器可以采用污水处理厂的活性污泥接种。所述系统的中空纤维膜反应器以中空纤维膜作为微生物的附着介质,使接种的微生物附着在中空纤维膜上,生长形成一层生物膜,实现固液分离,能减少微生物的流失;同时,所述中空纤维膜也作为甲烷供给途径,即甲烷气体从中空纤维膜上渗出,透过膜丝直接接触到附着在其上的微生物,从而提高了甲烷到微生物的传质效率,提高了甲烷的利用率,能使DAMO微生物在较短时间内得到富集。
另外,本发明采用膜丝作为微生物的附着载体,无需再外加填料,不但节省成本,而且使反应器的结构更简洁。并且,由于需要富集的微生物附着在膜丝上,甲烷到微生物的传质距离更短,传质效率更高,因此,本发明也无需增加额外循环管路来提高甲烷在培养液中的传质速率和含量,减少了动力投入。
构建好所述系统后,本发明供水装置首先通过进水口向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,然后甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体,即按照进水、供气、沉淀、排水和静置的序批模式运行。
本发明以含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物,如河道底泥中的微生物作为富集DAMO微生物的接种物,其微生物种源是广泛存在于自然水体中的。本发明对含有氮氧化物的液体培养基也没有特殊限制,所述氮氧化物主要是硝酸盐和亚硝酸盐等。其中,所述氮氧化物氮的浓度优选为40mg/L~100mg/L,更优选为45mg/L~80mg/L。本发明在序批模式的进水工序,开启进水泵,加入所述接种物和液体培养基,使得中空纤维膜丝完全浸没在液体培养基中。
进水工序结束后,可开启甲烷供给气路上的气体稳压阀和内循环泵,本发明甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体。本发明优选增加反应器内部的物料循环,使接种物能更加充分地附着在膜丝上。
在本发明中,所述甲烷气体的压力优选为0.01MPa~0.05MPa,更优选为0.01MPa~0.015MPa。本发明优选通过所述气体稳压阀调节供给中空纤维膜束的气体压力,控制更简单,甲烷泄露更少,从而能进一步提高甲烷利用率。
在此阶段,所述中空纤维膜反应器的温度优选为20℃~35℃,更优选为25℃~30℃;所述中空纤维膜反应器的pH优选为6.9~8,更优选为7~8,此环境比较适宜微生物生长。
在本发明中,所述序批模式运行的目的是要让接种物附着在中空纤维膜丝上。按照序批模式运行时,所述系统的运行时间优选为2天~30天,更优选为5天~20天。这一过程优选进行2天~30天后,大部分接种物都能附着到中空纤维膜丝表面。
再经过沉淀、排水和静置工序,完成运行序批模式后,本发明同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体,即按照连续流模式运行,完成富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物。
本发明对所述沉淀、排水和静置工序没有特殊限制,能达到序批模式运行的目的即可。按照连续流模式运行时,开启进水泵,所述含有氮氧化物的液体培养基进入反应器,所述中空纤维膜反应器的水力停留时间(HRT)优选为1天~10天,更优选为2天~9天。
在此阶段,本发明可根据进水中的氮氧化物的浓度,在运行周期内调节进水负荷;也可通过气体稳压阀调节中空纤维膜丝中甲烷气体的压力。其中,所述氮氧化物氮的浓度优选为40mg/L~100mg/L,更优选为45mg/L~80mg/L。所述甲烷气体的压力优选为0.01MPa~0.05MPa,更优选为0.01MPa~0.015MPa。同时,所述中空纤维膜反应器的环境适宜微生物生长即可。
本发明按照连续流模式运行时,所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体进行DAMO微生物的富集,使氮氧化物和甲烷分别转化为氮气和二氧化碳而排出。在本发明中,所述系统连续流富集的运行时间优选为3月~4月,经过此较短时间,DAMO微生物即能富集,并且氮氧化物氮的去除速率较高。
本发明主要采用中空纤维膜反应器,利用其中的中空纤维膜丝作为DAMO微生物的附着介质和甲烷供给途径,从而实现了反硝化厌氧甲烷氧化微生物的快速富集。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法进行具体描述。
实施例1
构建反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统,该系统的结构如图1所示。
其中,供水装置包括供水容器15、供水容器15与进水口3之间的管道及其间的进水泵1。内循环装置包括在内循环口4与进水口3之间的管道及其间的内循环泵2。中空纤维膜反应器采用污水处理厂的活性污泥接种。所述中空纤维膜反应器的材质为有机玻璃,壳体9内径为6cm、高为40cm。上法兰5设置于壳体9的顶端,其上设有出气口6,出气口6与液封装置16相连。下法兰10设置于壳体9的底端,其上设有进气口12。在距下法兰10的3cm、20cm、34cm和37cm处分别设有进水口3、取样口13、内循环口4和出水口7。中空纤维膜束8由66根聚乙烯中空纤维膜丝组成,膜丝的有效长度为25cm、内径为1mm、外径为1.1mm,膜丝的上端用环氧树脂封死,下端与下法兰10上的进气口12相连。甲烷气瓶14通过气体稳压阀11与进气口12相连,进气压力为0.01MPa。
构建好所述系统后,向所述中空纤维膜反应器中加入浓度为50mg/L的硝酸盐氮,在如下条件下按照序批模式运行:温度为35℃,pH为7~8,甲烷气体压力为0.01MPa。每天从取样口13取液相样品,检测反应器内亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的浓度,当硝酸盐氮的浓度低于10mg/L时,手动加入硝酸盐氮浓缩物,使反应器内其浓度恢复到50mg/L左右。所述系统运行14天后,中空纤维膜丝表面全部附着活性污泥。
然后,所述系统按照如下条件开始连续流模式运行:进水硝酸盐氮浓度为40mg/L~100mg/L,采用浓度逐渐增加的方式加入,HRT为1~3天,甲烷气体压力为0.01MPa。所述系统经过100天连续流富集,硝酸盐氮的去除速率逐步增加至80mg/L/d。
由以上实施例可知,采用本发明提供的反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法,主要利用中空纤维膜反应器作为微生物的附着介质和甲烷供给途径,在较短时间内得到了富集的DAMO微生物。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统,包括:
中空纤维膜反应器,所述中空纤维膜反应器包括壳体、设置在所述壳体顶端的上法兰和设置在所述壳体底端的下法兰;所述壳体下部设有进水口,中部设有取样口,上部设有出水口;所述上法兰上设有出气口,所述下法兰上设有进气口;所述壳体内部设有中空纤维膜束,其上端封闭,下端开口且与所述进气口相连;所述中空纤维膜束的横截面积小于所述壳体的内横截面积;
与所述中空纤维膜反应器进气口相连的甲烷供气装置;
与所述中空纤维膜反应器进水口相连的供水装置;所述供水装置提供含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基;
所述壳体上部还设有内循环口;
在所述内循环口与进水口之间还包括内循环装置;
所述甲烷供气装置包括甲烷气瓶,其通过设置在管道上的气体稳压阀与进气口相连。
2.一种反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的方法,包括:
构建权利要求1所述的系统;
将所述系统首先按照进水、供气、沉淀、排水和静置的序批模式运行:供水装置通过进水口向中空纤维膜反应器中加入含有反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种物和含有氮氧化物的液体培养基,甲烷供气装置通过进气口向所述中空纤维膜反应器中加入甲烷气体;
然后按照连续流模式运行:同时连续加入所述含有氮氧化物的液体培养基和甲烷气体,完成富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,按照序批模式运行时,所述中空纤维膜反应器的温度为20℃~35℃,pH为6.9~8。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,按照序批模式运行时,所述系统的运行时间为2天~30天。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,按照连续流模式运行时,所述中空纤维膜反应器的水力停留时间为1天~10天。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,按照连续流模式运行时,所述系统的运行时间为3月~4月。
7.根据权利要求2~6任一项所述的方法,其特征在于,所述氮氧化物氮的浓度为40mg/L~100mg/L,所述甲烷气体的压力为0.01MPa~0.05MPa。
CN201310119900.3A 2013-04-08 2013-04-08 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法 Expired - Fee Related CN103172171B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310119900.3A CN103172171B (zh) 2013-04-08 2013-04-08 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310119900.3A CN103172171B (zh) 2013-04-08 2013-04-08 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103172171A CN103172171A (zh) 2013-06-26
CN103172171B true CN103172171B (zh) 2015-03-04

Family

ID=48632452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310119900.3A Expired - Fee Related CN103172171B (zh) 2013-04-08 2013-04-08 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103172171B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104556373A (zh) * 2013-10-18 2015-04-29 侯双成 上向流序批式生物反应器工艺
CN105271513A (zh) * 2015-11-02 2016-01-27 湖南大学 一种甲烷基质生物膜反应器及去除饮用水中高氯酸盐的工艺
CN105385620B (zh) * 2015-11-19 2018-11-13 中国科学技术大学 一种分离反硝化厌氧甲烷氧化菌群中古菌的方法
CN109133348A (zh) * 2017-06-19 2019-01-04 湖南大学 一种提高污水处理厂自我循环的新工艺
CN107299046B (zh) * 2017-07-05 2021-05-11 中国航天员科研训练中心 一种微生物原位分离和富集装置及方法
CN108277192A (zh) * 2017-11-01 2018-07-13 中国科学院城市环境研究所 一种快速富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的种泥接种方法
CN108423821A (zh) * 2018-04-26 2018-08-21 浙江大学 强化兼性氧化塘脱氮的好氧甲烷氧化反硝化装置及其工艺
CN109055225B (zh) * 2018-10-12 2021-09-14 苏州科技大学 一种甲烷厌氧氧化菌菌群的富集培养方法
CN109650674A (zh) * 2019-01-30 2019-04-19 沈阳工业大学 一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法
CN109761347A (zh) * 2019-02-28 2019-05-17 武汉理工大学 基于厌氧微生物反硝化的污水厂尾水深度脱氮方法及装置
CN110004047B (zh) * 2019-03-29 2024-04-02 浙江大学 富集反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的串联管式中空纤维膜装置及其方法
CN110117564B (zh) * 2019-05-13 2020-11-17 西南科技大学 一种中空纤维膜富集氧化亚铁硫杆菌形成生物膜的方法及中空纤维膜反应器和应用
EP3831920A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-09 SUEZ Groupe Installation and method for controlling nh3 content in an anaerobic medium
CN111056631B (zh) * 2019-12-16 2022-04-19 福建农林大学 一种应用裂解气厌氧反硝化的方法
CN111440704A (zh) * 2020-03-18 2020-07-24 哈尔滨工业大学 一种高效富集n-damo细菌的便捷方法及装置
CN111620430B (zh) * 2020-06-04 2021-08-31 浙江大学 基于金属薄膜催化的中空纤维膜反应器及制造方法和应用
CN112194312B (zh) * 2020-08-31 2022-05-31 山东大学 一种垃圾渗滤液强化脱氮系统及方法
CN113003717A (zh) * 2021-03-11 2021-06-22 大连理工大学 一种基于磁铁矿强化反硝化厌氧甲烷氧化脱氮的装置及工艺
CN114644399A (zh) * 2022-04-15 2022-06-21 中山大学 一种反硝化方法及其装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102174370A (zh) * 2011-01-29 2011-09-07 浙江大学 基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统
CN202246234U (zh) * 2011-10-12 2012-05-30 南昌航空大学 一种中空多孔纤维填料圆筒式生物接触氧化反应器
CN102559480A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 浙江大学 外置式甲烷无泡曝气生物膜反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069899A1 (en) * 2005-12-15 2007-06-21 St. Katholieke Universiteit Radboud Universiteit Nijmegen Anaerobic oxidation of methane and denitrification
CN102389707B (zh) * 2011-11-01 2014-02-19 浙江大学 基于自动化控制的桨降式持气内循环反硝化型甲烷厌氧氧化反应器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102174370A (zh) * 2011-01-29 2011-09-07 浙江大学 基于自动化控制的反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集系统
CN202246234U (zh) * 2011-10-12 2012-05-30 南昌航空大学 一种中空多孔纤维填料圆筒式生物接触氧化反应器
CN102559480A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 浙江大学 外置式甲烷无泡曝气生物膜反硝化型甲烷厌氧氧化菌富集装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Enrichment of denitrifying methanotrophic bacteria for application after direct low-temperature anaerobic sewage treatment;Christel Kampman 等;《Journal of Hazardous Materials》;20120515;第227-228卷;第165页第2.1节-第166页第2.4节及图2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103172171A (zh) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103172171B (zh) 反硝化厌氧甲烷氧化微生物富集的系统及其方法
CN108949520B (zh) 一种双膜曝气好氧甲烷氧化菌培养装置及培养方法
CN107915320B (zh) 一种气浮式半短程硝化-厌氧氨氧化反应器
CN114751515B (zh) 一种稳定高效短程反硝化方法及处理装置
CN105271513A (zh) 一种甲烷基质生物膜反应器及去除饮用水中高氯酸盐的工艺
CN105236568A (zh) 一种利用微生物固定化膜生物反应器运行厌氧氨氧化的方法
CN105819567A (zh) 自循环厌氧反应器
CN105293826A (zh) 一种反硫化厌氧氨氧化高效除硫脱氮方法
CN114890551A (zh) 一种串联式基于菌藻共生的生物脱氮方法
CN112279369A (zh) 一种碱液吸收co2回流强化uasb工艺性能的装置及其方法
CN104591402B (zh) 一种互营脂肪酸氧化菌与产电菌优势菌群的构建方法
CN110004047B (zh) 富集反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的串联管式中空纤维膜装置及其方法
CN209537084U (zh) 一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置
CN109665617B (zh) 一种厌氧消化装置及其在处理有机废水中的应用
CN104293728B (zh) 一种产氢产乙酸菌与硫酸盐还原菌优势菌群的构建方法
CN111573833A (zh) 一种高浓度氨氮有机废水产甲烷处理系统厌氧氨氧化耦合甲烷氧化工艺控制方法
CN103466897B (zh) 一种废水处理方法
CN100526469C (zh) 用产甲烷菌特异性抑制剂在污泥厌氧发酵中定向产乙酸的方法
CN105906155A (zh) 可减少污泥量的废水处理工艺
CN207596677U (zh) 用于中晚期垃圾渗滤液除碳脱氮装置
CN116732250A (zh) 一种沼气池氨氮浓度动态控制方法
CN109824148A (zh) 一种同步实现硝化、反硝化的脱氮系统及其应用方法
CN107129036A (zh) 提高厌氧生物处理生产高纯度甲烷的方法
CN103255182B (zh) 一种同时生产生物气和脂肪酸的方法及其反应系统
CN210085457U (zh) 富集反硝化厌氧甲烷氧化微生物的串联管式纤维膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150304

Termination date: 20210408

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee