CN103614284B - 一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法，它涉及一种厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法。本发明是要解决目前厌氧氨氧化菌富集培养技术中存在的菌种生长缓慢、难以得到游离菌种的技术问题。本发明的装置包括反应器、微滤膜组件、进水管、出水管、进气管、出气管、蠕动泵、进水瓶、出水瓶和螺纹盖；进水瓶与进水管连通，进水管上设置一个蠕动泵，出水管与出水瓶连通，出水管上设置一个蠕动泵，出水管与微滤膜组件相连，进气管通过螺纹盖后完全浸没在反应器的培养基中，出气管通过螺纹盖进入反应器中；本发明的装置的使用方法如下：一、配制培养基；二、接种污泥；三、富集厌氧氨氧化菌。本发明应用于污水处理领域。

Description

一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法。
背景技术
近年来，我国三大湖泊（太湖、巢湖、滇池）频繁爆发水体富营养化现象，严重影响到了水体功能的发挥，并直接威胁到居民用水的安全和健康。为应对日益严重的水体富营养化问题，如何经济有效地去除水体中的氮素已成为水工程行业的一个热点话题，受到越来越多学者的关注和研究。目前，广泛应用的硝化反硝化工艺对水体中氮素的治理起到了一定的作用，但仍然存在着诸多问题：1、氨氮的完全硝化需要消耗大量的溶解氧，动力消耗大；2、反硝化工程需要外加有机碳源，运行成本高；3、工艺流程长，占地面积大，基建投资高；4、污泥产量大，进一步增加处理成本。随着人类社会对环境质量要求的不断提高和“可持续发展”、“节能减排”战略的深入推进，传统的硝化反硝化工艺显然不能满足现代废水处理的要求。因此，在最大限度地节约资源和能源的前提下，研究高效污水脱氮工艺势在必行。
1992年，荷兰代尔夫特大学发现了一种新型脱氮微生物—厌氧氨氧化菌，它能够在厌氧条件下，利用氨盐为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，并将水体中的氮素转化为氮气。随后的20多年时间里，许多基于厌氧氨氧化菌的新型污水脱氮工艺相继被提出和应用，诸如SHARON-ANAMMOX工艺、DEMOX工艺、OLAND工艺和CANON工艺。相比传统硝化反硝化工艺，这些工艺缩短了脱氮路径，有效降低了基建费用和运行成本（节省63%的曝气量和100%的有机碳源），是一种低碳的、可持续的污水处理技术，具有良好的应用前景。然而，由于厌氧氨氧化菌是一种革兰氏阴性光损性球状菌，属于严格厌氧自养菌，生长速度缓慢，世代周期很长（约11天），对生长环境要求比较苛刻，直接导致了厌氧氨氧化菌难以富集培养，使得对于厌氧氨氧化菌的生理生态特性等基础性研究不够，从而制约了厌氧氨氧化工艺的进一步工程应用。目前，已报道的成功富集厌氧氨氧化菌的反应器主要有SBR、UASB和生物转盘等，这些反应器富集得到的厌氧氨氧化菌通常以颗粒污泥或附着生物膜形式存在，被大量胞外聚合物所包裹，并不利于对厌氧氨氧化菌的微生物学研究。因此，有效避免厌氧氨氧化菌的“自凝集”现象，获得游离态的厌氧氨氧化菌，是进一步获知厌氧氨氧化菌生理生化特性的关键所在，也是推进厌氧氨氧化工艺的发展和成熟的瓶颈之一。然而，现阶段有关如何高效富集游离态厌氧氨氧化菌的方法和装置的研究和报道还比较少。
综上所述目前厌氧氨氧化菌富集培养技术中存在的菌种生长缓慢、难以得到游离菌种的问题。
发明内容
本发明是要解决目前厌氧氨氧化菌富集培养技术中存在的菌种生长缓慢、难以得到游离菌种的技术问题，从而提供一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置及其使用方法。
本发明的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，它包括反应器、磁力搅拌器、微滤膜组件、进水管、出水管、进气管、出气管、高纯氮气瓶、湿式气体流量计、蠕动泵、注射器式进水瓶、注射器式出水瓶和螺纹盖；螺纹盖紧密地盖在反应器的瓶口处，注射器式进水瓶的出水口与进水管的入水口连通，进水管上设置一个蠕动泵，进水管穿过螺纹盖进入到反应器的里面，出水管的出水口与注射器式出水瓶的入水口连通，出水管上设置一个蠕动泵，出水管的入水口穿过螺纹盖与微滤膜组件相连，微滤膜组件悬于反应器中，反应器放置在磁力搅拌器上面，进气管的进气口与高纯氮气瓶的出气口相连，进气管的出气口通过螺纹盖后完全浸没在反应器的培养基中，出气管的入气口通过螺纹盖进入反应器中，出气管的出气口与湿式气体流量计连通，反应器外壁包裹一层铝箔纸；
本发明的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法如下：
一、配制淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基，其中淡水型厌氧氨氧化菌的培养基中硫酸氨的浓度为100mmol/L，亚硝酸钠的浓度为100mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，无水氯化钙的浓度为1.0mmol/L，硫酸镁的浓度为0.4mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L，酵母提取物的浓度为1.0mg/L，微量元素溶液的浓度为1.25mL/L；微量元素溶液中Na2EDTA的浓度为15g/L，ZnSO4·7H2O的浓度为0.43g/L，CoCl2·6H2O的浓度为0.24g/L，MnCl2·4H2O的浓度为0.99g/L，CuSO4·5H2O的浓度为0.25g/L，NaMoO4·2H2O的浓度为0.22g/L，NiCl2·6H2O的浓度为0.19g/L，NaSeO4·10H2O的浓度为0.21g/L，H3BO4的浓度为0.014g/L；
海洋型厌氧氨氧化菌的培养基中海盐33g/L，硫酸氨的浓度为10mmol/L，亚硝酸钠的浓度为10mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L；
培养基配制完成后进行加热煮沸，煮沸保持20min～25min，自然冷却至室温，在加热、煮沸和自然冷却的过程中要一直向培养基中通入氮气；
在配制好淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH调节培养基的pH值为7.5；
二、在盖好螺纹盖的条件下将高纯氮气瓶通过进气管向反应器中通入氮气至反应器中的氧气排完为止，打开螺纹盖，在通氮气的条件下迅速将步骤一配置好的pH值为7.5的培养基倒入反应器中并完全浸没微滤膜组件，然后在通氮气的条件下迅速在反应器中的培养基上接种污泥，盖好螺纹盖，继续通入氮气20min～25min后停止通入氮气；步骤二所述的污泥为含有厌氧氨氧化菌的接种物；
三、将反应器放入恒温培养箱中，设置恒温培养箱的温度为35℃～37℃，将注射器式进水瓶吸入步骤一配制的pH值为7.5的培养基，启动磁力搅拌器，然后启动蠕动泵使得注射器式进水瓶中的培养基进入反应器中，进水管通入反应器中的培养基的水力停留时间为12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为6天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为1天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，即完成厌氧氨氧化菌的富集；在步骤三培养厌氧氨氧化菌的过程中每10天更换一次微滤膜组件，更换微滤膜组件的过程在10min之内完成，并且在更换微滤膜组件的过程中一直向反应器中通入氮气直至更换完为止。
本发明的游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的工作原理如下：
本发明的游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的反应器由圆柱形无色透明玻璃构成，入口采用硅胶垫加螺纹盖密封，螺纹盖上开有进水管、出水管、进气管和出气管，进水部分采用一个注射器式进水瓶，能够在保证进水流速恒定的情况下，有效避免空气中氧气的侵入，从而保证了装置的密封厌氧环境，出水部分采用的是内置微滤膜组件能够有效截留反应器内污泥絮体，避免厌氧氨氧化菌菌体的流失，达到快速富集的目的；反应器的进水和出水由蠕动泵完成；本装置并未设置对膜组件的反冲洗，而是一方面采用低膜通量方式运行，降低膜组件污染的速度，另一方面通过周期性更换膜组件保证反应器的正常稳定运行；在更换膜组件时，为保证反应器内的厌氧环境，本装置设有进气系统，通过向反应器中鼓入高纯氮气，防止空气中氧气的渗入；本装置的集气管连接一个湿式流量计，完成对反应器内氮气产量的计量，从而方便判断反应器内的运行状态。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用微滤膜组件出水，能够有效截留反应器内厌氧氨氧化菌，避免菌种的流失，从而达到厌氧氨氧化菌达到快速富集；
（2）本发明通过高强度的磁力搅拌，除了可以提高传质速率，还可以使得反应器内厌氧氨氧化菌处于分散流化状态，有效避免颗粒污泥的形成；
（3）本发明进水采用注射器式进水瓶，能够有效防止空气中氧气的渗入，保证了反应器内的严格厌氧状态；
（4）本发明在整个富集培养过程中采用连续进水和连续出水，能够及时将反应器内代谢产物排出，避免其对厌氧氨氧化菌的毒害作用；
（5）本发明在培养初期采用低污泥负荷，随着培养的运行，逐步提高污泥负荷，能够有效避免亚硝酸盐对厌氧氨氧化菌的抑制作用，同时能够保证反应器内厌氧氨氧化菌始终处于对数增长期，维持较高的代谢活性；
（6）本发明的装置结构简单，造价低廉，易于控制；
（7）本发明的培养方法简单易行，培养周期短，可以得到游离态的厌氧氨氧化菌，氮素的去除率达到80%以上。
附图说明
图1是本发明的游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的结构图，1为反应器，2为磁力搅拌器，3为微滤膜组件，4为进水管，5为出水管，6为进气管，7为出气管，8为高纯氮气瓶，9为湿式气体流量计，10为蠕动泵，11为注射器式进水瓶，12为注射器式出水瓶，13为螺纹盖。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1，本实施方式中一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，它包括反应器1、磁力搅拌器2、微滤膜组件3、进水管4、出水管5、进气管6、出气管7、高纯氮气瓶8、湿式气体流量计9、蠕动泵10、注射器式进水瓶11、注射器式出水瓶12和螺纹盖13；螺纹盖13紧密地盖在反应器1的瓶口处，注射器式进水瓶11的出水口与进水管4的入水口连通，进水管4上设置一个蠕动泵10，进水管4穿过螺纹盖13进入到反应器1的里面，出水管5的出水口与注射器式出水瓶12的入水口连通，出水管5上设置一个蠕动泵10，出水管5的入水口穿过螺纹盖13与微滤膜组件3相连，微滤膜组件3悬于反应器1中，反应器1放置在磁力搅拌器2上面，进气管6的进气口与高纯氮气瓶8的出气口相连，进气管6的出气口通过螺纹盖13后完全浸没在反应器1的培养基中，出气管7的入气口通过螺纹盖13进入反应器1中，出气管7的出气口与湿式气体流量计9连通，反应器1外壁包裹一层铝箔纸；
本实施方式的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法如下：
一、配制淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基，其中淡水型厌氧氨氧化菌的培养基中硫酸氨的浓度为100mmol/L，亚硝酸钠的浓度为100mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，无水氯化钙的浓度为1.0mmol/L，硫酸镁的浓度为0.4mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L，酵母提取物的浓度为1.0mg/L，微量元素溶液的浓度为1.25mL/L；微量元素溶液中Na2EDTA的浓度为15g/L，ZnSO4·7H2O的浓度为0.43g/L，CoCl2·6H2O的浓度为0.24g/L，MnCl2·4H2O的浓度为0.99g/L，CuSO4·5H2O的浓度为0.25g/L，NaMoO4·2H2O的浓度为0.22g/L，NiCl2·6H2O的浓度为0.19g/L，NaSeO4·10H2O的浓度为0.21g/L，H3BO4的浓度为0.014g/L；
海洋型厌氧氨氧化菌的培养基中海盐33g/L，硫酸氨的浓度为10mmol/L，亚硝酸钠的浓度为10mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L；
培养基配制完成后进行加热煮沸，煮沸保持20min～25min，自然冷却至室温，在加热、煮沸和自然冷却的过程中要一直向培养基中通入氮气；
在配制好淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH调节培养基的pH值为7.5；
二、在盖好螺纹盖13的条件下将高纯氮气瓶8通过进气管6向反应器1中通入氮气至反应器1中的氧气排完为止，打开螺纹盖13，在通氮气的条件下迅速将步骤一配置好的pH值为7.5的培养基倒入反应器1中并完全浸没微滤膜组件3，然后在通氮气的条件下迅速在反应器1中的培养基上接种污泥，盖好螺纹盖13，继续通入氮气20min～25min后停止通入氮气；步骤二所述的污泥为含有厌氧氨氧化菌的接种物；
三、将反应器1放入恒温培养箱中，设置恒温培养箱的温度为35℃～37℃，将注射器式进水瓶11吸入步骤一配制的pH值为7.5的培养基，启动磁力搅拌器2，然后启动蠕动泵10使得注射器式进水瓶11中的培养基进入反应器1中，进水管4通入反应器1中的培养基的水力停留时间为12天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为9天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为6天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为3天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为1天，定期在注射器式出水瓶12中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，即完成厌氧氨氧化菌的富集；在步骤三培养厌氧氨氧化菌的过程中每10天更换一次微滤膜组件3，更换微滤膜组件3的过程在10min之内完成，并且在更换微滤膜组件3的过程中一直向反应器1中通入氮气直至更换完为止。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应器1为圆柱形无色透明玻璃瓶。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：微滤膜组件3的孔径为0.1μm。其他与具体实施方式一或二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：微滤膜组件3的孔径为0.1μm。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：磁力搅拌器2的转速为200rpm～250rpm。其他与具体实施方式一至四之一相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：本试验的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，它包括反应器1、磁力搅拌器2、微滤膜组件3、进水管4、出水管5、进气管6、出气管7、高纯氮气瓶8、湿式气体流量计9、蠕动泵10、注射器式进水瓶11、注射器式出水瓶12和螺纹盖13；螺纹盖13紧密地盖在反应器1的瓶口处，注射器式进水瓶11的出水口与进水管4的入水口连通，进水管4上设置一个蠕动泵10，进水管4穿过螺纹盖13进入到反应器1的里面，出水管5的出水口与注射器式出水瓶12的入水口连通，出水管5上设置一个蠕动泵10，出水管5的入水口穿过螺纹盖13与微滤膜组件3相连，微滤膜组件3悬于反应器1中，反应器1放置在磁力搅拌器2上面，进气管6的进气口与高纯氮气瓶8的出气口相连，进气管6的出气口通过螺纹盖13后完全浸没在反应器1的培养基中，出气管7的入气口通过螺纹盖13进入反应器1中，出气管7的出气口与湿式气体流量计9连通，反应器1外壁包裹一层铝箔纸；微滤膜组件3的孔径为0.1μm；反应器1为圆柱形无色透明玻璃瓶；
本试验的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法如下：
一、配制淡水型厌氧氨氧化菌的培养基，淡水型厌氧氨氧化菌的培养基中硫酸氨的浓度为100mmol/L，亚硝酸钠的浓度为100mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，无水氯化钙的浓度为1.0mmol/L，硫酸镁的浓度为0.4mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L，酵母提取物的浓度为1.0mg/L，微量元素溶液的浓度为1.25mL/L；微量元素溶液中Na2EDTA的浓度为15g/L，ZnSO4·7H2O的浓度为0.43g/L，CoCl2·6H2O的浓度为0.24g/L，MnCl2·4H2O的浓度为0.99g/L，CuSO4·5H2O的浓度为0.25g/L，NaMoO4·2H2O的浓度为0.22g/L，NiCl2·6H2O的浓度为0.19g/L，NaSeO4·10H2O的浓度为0.21g/L，H3BO4的浓度为0.014g/L；
培养基配制完成后进行加热煮沸，煮沸保持20min，自然冷却至室温，在加热、煮沸和自然冷却的过程中要一直向培养基中通入氮气；
在配制好淡水型厌氧氨氧化菌的培养基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH调节培养基的pH值为7.5；
二、在盖好螺纹盖的条件下将高纯氮气瓶通过进气管向反应器中通入氮气至反应器中的氧气排完为止，打开螺纹盖，在通氮气的条件下迅速将步骤一配置好的pH值为7.5的培养基倒入反应器中并完全浸没微滤膜组件，然后在通氮气的条件下迅速在反应器中的培养基上接种污泥，盖好螺纹盖，继续通入氮气20min后停止通入氮气；步骤二所述的污泥为全程自养脱氮反应器的活性污泥；
三、将反应器放入恒温培养箱中，设置恒温培养箱的温度为37℃，将注射器式进水瓶吸入步骤一配制的pH值为7.5的培养基，启动磁力搅拌器，搅拌速度为230rpm，然后启动蠕动泵使得注射器式进水瓶中的培养基进入反应器中，进水管通入反应器中的培养基的水力停留时间为12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为6天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为1天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，即完成厌氧氨氧化菌的富集；在步骤三培养厌氧氨氧化菌的过程中每10天更换一次微滤膜组件，更换微滤膜组件的过程在10min之内完成，并且在更换微滤膜组件的过程中一直向反应器中通入氮气直至更换完为止；磁力搅拌器的转速为200rpm～250rpm。
采用上述装置和方法，经过大约30天的运行，水力停留时间由最初的12天缩短至1天，总氮去除率稳定在80%以上；同时，可以观察到反应器内混合液呈现深红色，表明厌氧氨氧化菌得到高效富集；另外，反应器内厌氧氨氧化菌并未出现自凝集现象，无颗粒污泥形成，且停止搅拌后静置数小时，未观察到絮凝沉淀，说明富集所得厌氧氨氧化菌处于游离态。
试验二：本试验的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，它包括反应器1、磁力搅拌器2、微滤膜组件3、进水管4、出水管5、进气管6、出气管7、高纯氮气瓶8、湿式气体流量计9、蠕动泵10、注射器式进水瓶11、注射器式出水瓶12和螺纹盖13；螺纹盖13紧密地盖在反应器1的瓶口处，注射器式进水瓶11的出水口与进水管4的入水口连通，进水管4上设置一个蠕动泵10，进水管4穿过螺纹盖13进入到反应器1的里面，出水管5的出水口与注射器式出水瓶12的入水口连通，出水管5上设置一个蠕动泵10，出水管5的入水口穿过螺纹盖13与微滤膜组件3相连，微滤膜组件3悬于反应器1中，反应器1放置在磁力搅拌器2上面，进气管6的进气口与高纯氮气瓶8的出气口相连，进气管6的出气口通过螺纹盖13后完全浸没在反应器1的培养基中，出气管7的入气口通过螺纹盖13进入反应器1中，出气管7的出气口与湿式气体流量计9连通，反应器1外壁包裹一层铝箔纸；微滤膜组件3的孔径为0.1μm；反应器1为圆柱形无色透明玻璃瓶；
本试验的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法如下：
一、配制海洋型厌氧氨氧化菌的培养基，海洋型厌氧氨氧化菌的培养基中海盐33g/L，硫酸氨的浓度为10mmol/L，亚硝酸钠的浓度为10mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L；
培养基配制完成后进行加热煮沸，煮沸保持20min，自然冷却至室温，在加热、煮沸和自然冷却的过程中要一直向培养基中通入氮气；
在配制好海洋型厌氧氨氧化菌的培养基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH调节培养基的pH值为7.5；
二、在盖好螺纹盖的条件下将高纯氮气瓶通过进气管向反应器中通入氮气至反应器中的氧气排完为止，打开螺纹盖，在通氮气的条件下迅速将步骤一配置好的pH值为7.5的培养基倒入反应器中并完全浸没微滤膜组件，然后在通氮气的条件下迅速在反应器中的培养基上接种污泥，盖好螺纹盖，继续通入氮气20min后停止通入氮气；步骤二所述的污泥为渤海湾底泥；
三、将反应器放入恒温培养箱中，设置恒温培养箱的温度为37℃，将注射器式进水瓶吸入步骤一配制的pH值为7.5的培养基，启动磁力搅拌器，搅拌速度为230rpm，然后启动蠕动泵使得注射器式进水瓶中的培养基进入反应器中，进水管通入反应器中的培养基的水力停留时间为12天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为9天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为6天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为3天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为1天，定期在注射器式出水瓶中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，即完成厌氧氨氧化菌的富集；在步骤三培养厌氧氨氧化菌的过程中每10天更换一次微滤膜组件，更换微滤膜组件的过程在10min之内完成，并且在更换微滤膜组件的过程中一直向反应器中通入氮气直至更换完为止；磁力搅拌器的转速为200rpm～250rpm。
采用上述装置及方法，培养大约120天，水力停留时间由最初的12天缩短至1天，总氮去除率稳定在80%以上；反应器内污泥颜色逐渐由灰褐色转变为深红色，且颜色逐渐加深，表明厌氧氨氧化菌得到富集和增殖；停止搅拌数小时，并未出现污泥沉淀现象，表明富集所得厌氧氨氧化菌处于游离状态，分散性较好。

Claims (4)

1.一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，它包括反应器(1)、磁力搅拌器(2)、微滤膜组件(3)、进水管(4)、出水管(5)、进气管(6)、出气管(7)、高纯氮气瓶(8)、湿式气体流量计(9)、蠕动泵(10)、注射器式进水瓶(11)、注射器式出水瓶(12)和螺纹盖(13)；螺纹盖(13)紧密地盖在反应器(1)的瓶口处，注射器式进水瓶(11)的出水口与进水管(4)的入水口连通，进水管(4)上设置一个蠕动泵(10)，进水管(4)穿过螺纹盖(13)进入到反应器(1)的里面，出水管(5)的出水口与注射器式出水瓶(12)的入水口连通，出水管(5)上设置一个蠕动泵(10)，出水管(5)的入水口穿过螺纹盖(13)与微滤膜组件(3)相连，微滤膜组件(3)悬于反应器(1)中，反应器(1)放置在磁力搅拌器(2)上面，进气管(6)的进气口与高纯氮气瓶(8)的出气口相连，进气管(6)的出气口通过螺纹盖(13)后完全浸没在反应器(1)的培养基中，出气管(7)的入气口通过螺纹盖(13)进入反应器(1)中，出气管(7)的出气口与湿式气体流量计(9)连通，反应器(1)外壁包裹一层铝箔纸；所述的微滤膜组件(3)的孔径为0.1μm。
2.根据权利要求1所述的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于反应器(1)为圆柱形无色透明玻璃瓶。
3.使用如权利要求1所述的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的方法，其特征在于游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法如下：
一、配制淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基，其中淡水型厌氧氨氧化菌的培养基中硫酸氨的浓度为100mmol/L，亚硝酸钠的浓度为100mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，无水氯化钙的浓度为1.0mmol/L，硫酸镁的浓度为0.4mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L，酵母提取物的浓度为1.0mg/L，微量元素溶液的浓度为1.25mL/L；微量元素溶液中Na2EDTA的浓度为15g/L，ZnSO4·7H2O的浓度为0.43g/L，CoCl2·6H2O的浓度为0.24g/L，MnCl2·4H2O的浓度为0.99g/L，CuSO4·5H2O的浓度为0.25g/L，NaMoO4·2H2O的浓度为0.22g/L，NiCl2·6H2O的浓度为0.19g/L，NaSeO4·10H2O的浓度为0.21g/L，H3BO4的浓度为0.014g/L；
海洋型厌氧氨氧化菌的培养基中海盐33g/L，硫酸氨的浓度为10mmol/L，亚硝酸钠的浓度为10mmol/L，碳酸氢钾的浓度为15mmol/L，磷酸二氢钠的浓度为0.18mmol/L，七水硫酸亚铁的浓度为0.045mmol/L；
培养基配制完成后进行加热煮沸，煮沸保持20min～25min，自然冷却至室温，在加热、煮沸和自然冷却的过程中要一直向培养基中通入氮气；
在配制好淡水型厌氧氨氧化菌的培养基或海洋型厌氧氨氧化菌的培养基后，用2mol/L的HCl和2mol/L的NaOH调节培养基的pH值为7.5；
二、在盖好螺纹盖(13)的条件下将高纯氮气瓶(8)通过进气管(6)向反应器(1)中通入氮气至反应器(1)中的氧气排完为止，打开螺纹盖(13)，在通氮气的条件下迅速将步骤一配置好的pH值为7.5的培养基倒入反应器(1)中并完全浸没微滤膜组件(3)，然后在通氮气的条件下迅速在反应器(1)中的培养基上接种污泥，盖好螺纹盖(13)，继续通入氮气20min～25min后停止通入氮气；步骤二所述的污泥为含有厌氧氨氧化菌的接种物；
三、将反应器(1)放入恒温培养箱中，设置恒温培养箱的温度为35℃～37℃，将注射器式进水瓶(11)吸入步骤一配制的pH值为7.5的培养基，启动磁力搅拌器(2)，然后启动蠕动泵(10)使得注射器式进水瓶(11)中的培养基进入反应器(1)中，进水管(4)通入反应器(1)中的培养基的水力停留时间为12天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为9天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为6天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为3天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，将水力停留时间缩短为1天，定期在注射器式出水瓶(12)中取出出水液体进行检测，待出水液体的氨氮和亚硝氮浓度均降至100mg/L时，即完成厌氧氨氧化菌的富集；在步骤三培养厌氧氨氧化菌的过程中每10天更换一次微滤膜组件(3)，更换微滤膜组件(3)的过程在10min之内完成，并且在更换微滤膜组件(3)的过程中一直向反应器(1)中通入氮气直至更换完为止。
4.根据权利要求3所述的一种游离态厌氧氨氧化菌的富集装置的使用方法，其特征在磁力搅拌器(2)的转速为200rpm～250rpm。
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