CN110526391A - 快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涉及水处理技术领域，涉及一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，由海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置先后启用构成，当海藻酸盐凝胶小球富集装置启用完毕后将内部构建拆卸放入玄武岩纤维填料之后组装成玄武岩纤维富集装置，除反应器本体内部构造不同之外，其它部件是相同的。本发明采用细胞固定技术和生物膜载体技术相结合的方法实现悬浮态厌氧氨氧化菌的快速富集，打破了细胞固定技术维持时间短、无法实现长期高负荷运行的瓶颈；只需较少的厌氧氨氧化菌即可启动厌氧氨氧化过程和容易分散形成悬浮态富集物，将其作为绿色环保，生物截留量大的玄武岩纤维填料反应器的接种物，能缩短富集出高活性高浓度厌氧氨氧化菌的时间。

Description

快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备及使用方法

技术领域

本发明属于涉及水处理技术领域，涉及富集厌氧氨氧化菌的设备，具体涉及一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备及使用方法。

背景技术

近期，以厌氧氨氧化为中心展开的生物处理技术以其能耗低、无需外加有机碳源、污泥产量低等优点而得到了广泛关注。厌氧氨氧化菌细胞产率低，生长缓慢，如何快速富集出高纯度高活性的厌氧氨氧化菌是该技术一直以来需要突破的难题，且高纯度悬浮态的富集物对厌氧氨氧化菌的生化研究至关重要。众多富集厌氧氨氧化菌技术手段中，细胞固定技术已经成功地取得了初步效果。据报道，厌氧氨氧化菌在海藻酸盐凝胶小球中由于没有水力剪切应力、底物供应量高和胞外聚合物（EPS）产量少等原因能够以最大的生长速率生长。中国专利《一种利用厌氧氨氧化固定化技术实现全程自养脱氮的方法》（CN104829044A）采用海藻酸盐凝胶小球固定厌氧氨氧化菌，在短期内成功地富集了厌氧氨氧化菌，并实现了全程自养脱氮的目标。然而，凝胶小球在反应器运行过程中由于无法长期维持所需的硬度而破裂，导致该技术无法用来长期富集培养厌氧氨氧化菌，全程自养脱氮体系在后期也会因此而失稳。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备。前期利用生长在海藻酸盐凝胶小球中的厌氧氨氧化菌不易形成刚性聚集体且容易分散的特性，快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌；后期将其作为生物反应器的接种物，实现厌氧氨氧化工艺的快速启动。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，由海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置先后启用构成，当海藻酸盐凝胶小球富集装置启用完毕后将内部构建拆卸放入玄武岩纤维填料之后组装成玄武岩纤维富集装置，除反应器本体内部构造不同之外，其它部件是相同的。

所述海藻酸盐凝胶小球富集装置由反应器、保温装置和进出水装置组成；所述反应器是两端密封的由有机玻璃、碳钢或玻璃钢制成的圆柱形腔体，被金属支架固定并悬空于保温装置内，所述保温装置为塑料、有机玻璃或铁制的圆形或方形桶；反应器顶部与排气管和出水口相连，排气管上连接有单通阀和气体流量计并通入进水箱内，出水口通过蠕动泵与出水箱相连；所述反应器底部设有排泥口和进水口，排泥口下部设有阀门，进水口下部设有单通阀，进水口通过蠕动泵与进水箱相连；所述反应器内部填充有包埋厌氧氨氧化菌的海藻酸盐凝胶小球，小球被塑料或有机玻璃带孔隔板固定在反应器中部，所述带孔隔板通过螺丝螺母方便旋转拆卸。

所述玄武岩纤维富集装置由反应器、保温装置和进出水装置组成；所述反应器是两端密封的由有机玻璃、碳钢或玻璃钢制成的圆柱形腔体，被金属制成的支架固定并悬空于保温装置内，保温装置为塑料、有机玻璃或铁制的圆形或方形水桶；反应器顶部与排气管和出水口相连，排气管上连接有单通阀和气体流量计并通入进水箱内，出水口通过蠕动泵与出水箱相连；所述反应器底部设有进水口，进水口下部设有单通阀并通过蠕动泵与进水箱相连；所述反应器内部填充有编织成伞状、星状或垫状的玄武岩纤维填料，由纤维支撑件固定于反应器内部。

本发明较优公开例中，所述反应器为两端密封的圆柱形腔体，其内直径为3~7 cm优选4 cm，有效高度为20~30 cm优选20 cm，且外部遮光。

本发明较优公开例中，所述金属支架为有效高度20~35 cm的铁制、铝制或钢制支架，优选有效高度25 cm。

本发明较优公开例中，所述保温装置为直径或宽为10~15 cm优选10 cm，有效高度20~30 cm优选20 cm的圆形或方形水桶，所述水桶为铁制水浴锅或内置加热棒的玻璃或塑料器皿。

本发明较优公开例中，所述排气管上所安装气体流量计的量程2.5~100 ml/min，优选量程6~60 ml/min。

本发明较优公开例中，所述进水箱为密闭水箱，内置曝气管与加热棒，所述曝气管为内径0.5~1.5 cm的圆环状微孔增氧管，优选0.8 cm。

本发明较优公开例中，所述海藻酸盐凝胶小球反应器的排泥口和所述玄武岩纤维反应器的进水口均为水平倾角15~35°优选30°的圆锥体。

本发明较优公开例中，所述海藻酸盐凝胶小球反应器内填充有70%~85%的直径1.5~4 mm的厌氧氨氧化菌凝胶小球，优选填充率80%，小球直径2.5 mm。

本发明较优公开例中，所述塑料或有机玻璃隔板是带有直径0.5~1.3 mm小孔的圆形隔板，隔板间隔15~25 cm优选15 cm并两侧用螺丝固定，可以旋转拆卸。

本发明较优公开例中，所述玄武岩纤维反应器中填充有30%~50%优选30%的由玄武岩纤维缠绕编织而成的直径2~5 cm优选3.5 cm的伞状、星状纤维束或针刺而成的厚0.5~1cm宽2~5 cm的纤维垫；所述纤维支撑件材质为不锈钢、钛丝、PP或PVC中的任一种，固定方式为螺丝固定、粘贴式或焊接式。

本发明的另一个目的在于公开一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的方法，即本发明上述公开快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，包括以下步骤：

（1）利用海藻酸盐凝胶小球富集装置富集低浓度的厌氧氨氧化菌：

A. 将0.1~1 LMLSS浓度为1000~2000 mg/L的厌氧氨氧化颗粒污泥（Canon、Sharon-Anammox或纯富集Anammox菌的工艺中）用超纯水冲洗3~5次后放入锥形离心管中1000~3000rpm离心5~10 min后，去掉底部泥渣取悬浮液放入玻璃烧杯中；

B. 按照2%~6%的质量-体积百分浓度配制配制100~500 ml的海藻酸盐包埋溶液，与厌氧氨氧化菌溶液按体积比1：（1~1.5）充分混合得到菌胶混合液；将菌胶混合液利用泵或者注射器逐滴加到3%氯化钙（CaCl₂）固定液中；

C. 固定化结束后得到直径为1.5~4 mm的凝胶小球，用超纯水清洗3~5次后填充入海藻酸盐凝胶小球反应器的两个隔板之间，用螺丝螺母固定；

D. 将含氮废水通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，浸没凝胶小球；打开保温装置，使得反应器内部温度保持在30~40 ℃；设置水力停留时间（HRT）为6~20 h，通过蠕动泵实现连续流启动反应装置；

（2）利用玄武岩纤维富集装置提高负荷得到高浓度悬浮态细菌：

E. 海藻酸盐凝胶小球培养15~30 d后拆卸隔板，使小球和培养液从排泥口流出，倒入烧杯中用机械搅拌器以350~500 rpm的转速搅拌破碎5~15 min，过滤去除碎片；

F. 将0.1~0.5 L的上层悬浮液接种到填充有玄武岩纤维的反应器内，将含氮废水通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，使其浸没填料；

G. 打开保温装置，使得反应器本体内部温度保持在30~40 ℃，设置水力停留时间（HRT）为1~8 h，通过蠕动泵实现连续流启动反应装置。

本发明较优公开例中，步骤D所述含氮废水中氨氮50~150 mg/L，亚硝态氮80~200mg/L，在进水箱加热至35~40 ℃，并调节pH值至7~7.5，通过氮气吹扫使溶解氧小于0.5 mg/L。

本发明较优公开例中，步骤D中反应器内溶解氧控制在0.6 mg/L以下，pH控制在7.0~8.0，温度控制在30~40 ℃。

本发明较优公开例中，步骤F所述含氮废水中氨氮60~300 mg/L，亚硝态氮80~400mg/L，在进水箱中加热至35~4 ℃，调节pH值至7~7.5，且通过氮气吹扫使溶解氧小于0.5mg/L。

本发明较优公开例中，步骤F中反应器内溶解氧控制在0.6 mg/L以下，pH控制在7.0~8.0。

有益效果

本发明采用细胞固定技术和生物膜载体技术相结合的方法实现悬浮态厌氧氨氧化菌的快速富集，打破了细胞固定技术维持时间短、无法实现长期高负荷运行的瓶颈；只需较少的厌氧氨氧化菌即可启动厌氧氨氧化过程和容易分散形成悬浮态富集物，将其作为绿色环保，成本低、机械强度高、生物亲和性好、生物截留量大的玄武岩纤维填料反应器的接种物，能够大大缩短富集出高活性高浓度厌氧氨氧化菌的时间；且疏水性的玄武岩纤维对厌氧氨氧化菌具有较好的吸附性能，能够在不使用三相分离器和污泥回流装置的前提下，最大程度地截留住微生物。

附图说明

图1. 海藻酸盐凝胶小球反应器的结构示意图，

附图标记说明：a1-海藻酸盐凝胶小球反应器、a2-带孔隔板、a21-螺丝、a3-海藻酸盐凝胶小球、a4-排泥口、a41-阀门、a5-保温装置、a6-加热棒、a7-支架、a8-进水箱、a81-曝气管、a9-蠕动泵、a10-进水口、a101-单通阀、a11-气体流量计、a12-单通阀、a13-出水口、a14-蠕动泵、a15-出水箱、a16-加热棒。

图2. 玄武岩纤维反应器的结构示意图，

附图标记说明：b1-玄武岩纤维反应器、b2-玄武岩纤维填料、b21-纤维支撑件、b3-进水口、b4-单通阀、b5-保温装置、b6-加热棒、b7-支架、b8-进水箱、b81-曝气管、b9-蠕动泵、b10-气体流量计、b11-单通阀、b12-出水口、b13-蠕动泵、b14-出水箱、b15-加热棒。

图3. 本发明具体实施例中培养的海藻酸盐凝胶小球示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。

除非另外限定，这里所使用的术语（包含科技术语）应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。

实施例1

一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，包括海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置两部分，所述海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置均由反应器a1、b1、保温装置a5、b5和进出水装置组成；所述反应器a1、b1是两端密封的由有机玻璃制成的圆柱形腔体，其内直径为3~7 cm，有效高度为20~30 cm，外部遮光；所述反应器a1、b1由铁制成的有效高度20~35 cm的支架a7、b7固定并悬空于保温装置a5、b5内；所述保温装置a5、b5为内置加热棒a16、b15的直径10~15 cm，有效高度20~30 cm的塑料圆形水桶；所述反应器a1、b1顶部均与排气管和出水口a13、b12相连，所述排气管上连接有单通阀a12、b11和量程2.5~100 ml/min的气体流量计a11、b10，并通入进水箱a8或b8内形成液封并给进水提供氮气节约能耗；所述出水口a13或b12通过蠕动泵a14或b13与出水箱a15、b14相连。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1底部设有排泥口a4和进水口a10，所述排泥口a4为水平倾角15~35°的圆锥体，主要用来去除运行过程中破碎小球的残渣，其下部设有阀门a41，进水口a10下部设有阀门a101；所述进水口a10通过蠕动泵a9与进水箱a8相连，所述的进水箱a8为密闭水箱，内置曝气管a81与加热棒a6，所述加热棒a6加热范围为30~40 ℃，所述曝气管a81为内径0.5~1.5 cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述玄武岩纤维反应器b1底部设有进水口b3，所述进水口b3为水平倾角15~35°的圆锥体，下部设有单通阀b4；所述进水口b3通过蠕动泵b9与进水箱b8相连，所述进水箱b8为密闭水箱，内置曝气管b81与加热棒b6，所述加热棒b6加热范围为30~40 ℃，所述曝气管b81为内径0.5~1.5 cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1内部填充70%~85%的直径1.5~4 mm的厌氧氨氧化菌凝胶小球a3；所述厌氧氨氧化菌凝胶小球a3被带有直径0.5~1.3 mm小孔的圆形有机玻璃隔板a2固定在反应器a1中部，所述隔板a2间隔15~25 cm，两侧通过螺丝a21固定可旋转拆卸。

所述玄武岩纤维反应器b1内部填充30%~50%的由玄武岩纤维缠绕编织而成的直径2~5 cm的伞状纤维束b2；所述纤维束利用钛丝支撑件b21支撑，并通过螺丝固定。

实施例2

一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，包括海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置两部分，所述海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置均由反应器a1、b1、保温装置a5、b5和进出水装置组成；所述反应器a1、b1是两端密封的由有机玻璃制成的圆柱形腔体，其内直径为4 cm，有效高度为20 cm且外部遮光；所述反应器a1、b1由铝制成的有效高度25 cm的支架a7、b7固定并悬空于保温装置a5、b5内；所述保温装置a5、b5为内置加热棒a16、b15的直径10 cm，有效高度20 cm的塑料圆形水桶；所述反应器a1、b1顶部均与排气管和出水口a13、b12相连，所述排气管上连接有单通阀a12、b11和量程6~60 ml/min的气体流量计a11、b10，并通入进水箱a8或b8内形成液封并给进水提供氮气节约能耗；所述出水口a13或b12通过蠕动泵a14或b13与出水箱a15、b14相连。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1底部设有排泥口a4和进水口a10，所述排泥口a4为水平倾角30°的圆锥体，主要用来去除运行过程中破碎小球的残渣，其下部设有阀门a41，进水口a10下部设有阀门a101；所述进水口a10通过蠕动泵a9与进水箱a8相连，所述的进水箱a8为密闭水箱，内置曝气管a81与加热棒a6，所述加热棒a6加热范围为30~40 ℃，所述曝气管a81为内径0.8 cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述玄武岩纤维反应器b1底部设有进水口b3，所述进水口b3为水平倾角30°的圆锥体，下部设有单通阀b4；所述进水口b3通过蠕动泵b9与进水箱b8相连，所述进水箱b8为密闭水箱，内置曝气管b81与加热棒b6，所述加热棒b6加热范围为30~40 ℃所述曝气管b81为内径0.8 cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1内部填充80%的直径2.5 mm的厌氧氨氧化菌凝胶小球a3；所述厌氧氨氧化菌凝胶小球a3被带有直径0.5~1.3 mm小孔的圆形有机玻璃隔板a2固定在反应器a1中部，所述隔板a2间隔15 cm，两侧通过螺丝a21固定可旋转拆卸。

所述玄武岩纤维反应器b1内部填充30%的由玄武岩纤维缠绕编织而成的直径3.5cm的伞状纤维束b2；所述纤维束利用不锈钢支撑件b21支撑，并通过螺丝固定。

实施例3

一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，包括海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置两部分，所述海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置均由反应器a1、b1、保温装置a5、b5和进出水装置组成；所述反应器a1、b1是两端密封的由有机玻璃制成的圆柱形腔体，其内直径为7 cm，有效高度为30 cm且外部遮光；所述反应器a1、b1由钢制成的有效高度35 cm的支架a7、b7固定并悬空于保温装置a5、b5内；所述保温装置a5、b5为内置加热棒a16、b15的直径15 cm，有效高度30cm的塑料圆形水桶；所述反应器a1、b1顶部均与排气管和出水口a13、b12相连，所述排气管上连接有单通阀a12、b11和量程2.5~100 ml/min的气体流量计a11、b10，并通入进水箱a8或b8内形成液封并给进水提供氮气节约能耗；所述出水口a13或b12通过蠕动泵a14或b13与出水箱a15、b14相连。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1底部设有排泥口a4和进水口a10，所述排泥口a4为水平倾角35°的圆锥体，主要用来去除运行过程中破碎小球的残渣，其下部设有阀门a41，进水口a10下部设有阀门a101；所述进水口a10通过蠕动泵a9与进水箱a8相连，所述的进水箱a8为密闭水箱，内置曝气管a81与加热棒a6，所述加热棒a6加热范围为30~40 ℃，所述曝气管a81为内径1.5 cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述玄武岩纤维反应器b1底部设有进水口b3，所述进水口b3为水平倾角35°，下部设有单通阀b4；所述进水口b3通过蠕动泵b9与进水箱b8相连，所述进水箱b8为密闭水箱，内置曝气管b81与加热棒b6，所述加热棒b6加热范围为30~40 ℃，所述曝气管b81为内径1.5cm的微孔增氧管围成的圆环。

所述海藻酸盐凝胶小球反应器a1内部填充85%的直径4 mm的厌氧氨氧化菌凝胶小球a3；所述厌氧氨氧化菌凝胶小球a3被带有直径1.3 mm小孔的圆形塑料隔板a2固定在反应器a1中部，所述隔板a2间隔25 cm，两侧通过螺丝a21固定可旋转拆卸。

所述玄武岩纤维反应器b1内部填充30%~50%的由玄武岩纤维缠绕编织而成的直径3.5 cm的伞状纤维束b2；所述纤维束利用PP支撑件b21支撑，并通过螺丝固定。

实施例4

（1）利用实施例1-3任一所述海藻酸盐凝胶小球反应器富集低浓度的厌氧氨氧化菌：

A. 将0.1 LMLSS浓度为1500 mg/L的厌氧氨氧化颗粒污泥（Canon工艺）用超纯水冲洗3次后放入锥形离心管中3000 rpm离心5 min后，去掉底部泥渣取悬浮液放入玻璃烧杯中；

B. 按照4%的质量-体积百分浓度配制100 ml的海藻酸盐包埋溶液，与厌氧氨氧化菌溶液按1：1的比例充分混合得到菌胶混合液；将菌胶混合液利用1 ml去掉针头的注射器逐滴加入到3%的氯化钙（CaCl₂）固定液中；

C. 固定化结束后得到直径2.5 mm的凝胶小球，用超纯水清洗3次后填充入海藻酸盐凝胶小球反应器的两个挡板之间，用螺丝螺母固定；

D. 将在进水箱中加热至35 ℃调节pH至7.3左右并氮气吹脱30 min后的模拟配制的含氮废水（氨氮50~150 mg/L，亚硝态氮80~200 mg/L）通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，使其浸没凝胶小球；打开保温装置，使得反应器本体内部温度保持在37 ℃；设置水力停留时间（HRT）为18 h，通过蠕动泵实现连续流启动反应装置。

小球试验效果：

低负荷驯化6 d后，可以看见反应器内有大量气泡产生，此时氨氮总氮去除率均达到95%以上，逐步提高负荷，氨氮和总氮去除率能够保持在80%以上，且容积氮负荷达到了 0.5kg/m³･d，可以看见小球内部红色面积增多，培养到15 d的时候由于部分小球破裂溶解而导致总氮和氨氮去除率下降，降低负荷稳定运行2 d后接种到伞状玄武岩纤维填料的反应器内。

（2）利用实施例1-3任一所述玄武岩纤维反应器提高负荷得到高浓度悬浮态菌：

A. 小球培养17 d后拆卸挡板，使小球和培养液从排泥口流出，倒入烧杯中用机械搅拌器以350 rpm的转速搅拌破碎10 min，利用过滤筛去除碎片；

B. 将0.15 L的上层悬浮液接种到填充有伞状玄武岩纤维填料的反应器内，将在进水箱中加热至35 ℃调节pH至7.3左右并氮气吹脱30 min后的模拟配制的含氮废水（氨氮60~300 mg/L，亚硝态氮80~400 mg/L）通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，使其浸没填料；

C. 打开保温装置，使得反应器本体内部温度保持在37 ℃；设置水力停留时间（HRT）为8 h，通过蠕动泵实现连续流，启动反应装置。

填料富集效果：

低负荷驯养7 d，可以明显看见填料上附着红色絮状体且反应器内开始出现明显的上浮气泡，出水氨氮浓度约15 mg/L，亚硝态氮浓度10 mg/L。逐步提高负荷培养20 d后，反应器内填料上红色絮状体增厚且附着着大量气泡，氨氮和亚硝态氮去除率达到90%，总氮去除率约80%，容积氮负荷达到1.2 kg/m³･d，说明反应器内anammox菌体浓度升高，增殖趋势良好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，由海藻酸盐凝胶小球富集装置和玄武岩纤维富集装置先后启用构成，当海藻酸盐凝胶小球富集装置启用完毕后将内部构建拆卸放入玄武岩纤维填料之后组装成玄武岩纤维富集装置，除反应器本体内部构造不同之外，其它部件是相同的，其特征在于：

所述海藻酸盐凝胶小球富集装置由反应器（a1）、保温装置（a5）和进出水装置组成；所述反应器（a1）是两端密封的由有机玻璃、碳钢或玻璃钢制成的圆柱形腔体，被金属支架（a7）固定并悬空于保温装置（a5）内，所述保温装置（a5）为塑料、有机玻璃或铁制的圆形或方形桶；反应器（a1）顶部与排气管和出水口（a13）相连，排气管上连接有单通阀（a12）和气体流量计（a11）并通入进水箱（a8）内，出水口（a13）通过蠕动泵（a14）与出水箱（a15）相连；所述反应器底部设有排泥口（a4）和进水口（a10），排泥口（a4）下部设有阀门（a41），进水口（a10）下部设有单通阀（a101），进水口（a10）通过蠕动泵（a9）与进水箱（a8）相连；所述反应器（a1）内部填充有包埋厌氧氨氧化菌的海藻酸盐凝胶小球（a3），小球被塑料或有机玻璃带孔隔板（a2）固定在反应器中部，所述带孔隔板（a2）通过螺丝螺母方便旋转拆卸；

所述玄武岩纤维富集装置由反应器（b1）、保温装置（b5）和进出水装置组成；所述反应器（b1）是两端密封的由有机玻璃、碳钢或玻璃钢制成的圆柱形腔体，被金属制成的支架（b7）固定并悬空于保温装置（b5）内，保温装置（b5）为塑料、有机玻璃或铁制的圆形或方形水桶；反应器（b1）顶部与排气管和出水口（b12）相连，排气管上连接有单通阀（b11）和气体流量计（b10）并通入进水箱（b8）内，出水口（b12）通过蠕动泵（b13）与出水箱（b14）相连；所述反应器（b1）底部设有进水口（b3），进水口（b3）下部设有单通阀（b4）并通过蠕动泵（b9）与进水箱（b8）相连；所述反应器（b1）内部填充有编织成伞状、星状或垫状的玄武岩纤维填料（b2），由纤维支撑件（b21）固定于反应器内部。

2.根据权利要求1所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，其特征在于：所述反应器（a1）或（b1）为两端密封的圆柱形腔体，其内直径为3～7 cm优选4 cm，有效高度为20～30cm优选20 cm，且外部遮光；所述金属支架（a7）或（b7）为有效高度20～35 cm的铁制、铝制或钢制支架，优选有效高度25 cm。

3.根据权利要求1所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，其特征在于：所述保温装置（a5）或（b5）为直径或宽为10～15 cm优选10 cm，有效高度20～30 cm优选20 cm的圆形或方形水桶，所述水桶为铁制水浴锅或内置加热棒（a16）或（b15）的玻璃或塑料器皿；所述排气管上所安装气体流量计（a11）或（b10）的量程2.5～100 ml/min，优选量程6～60 ml/min；所述进水箱（a8）或（b8）为密闭水箱，内置曝气管（a81）或（b81）与加热棒（a6）或（b6），所述曝气管为内径0.5～1.5 cm的圆环状微孔增氧管，优选0.8 cm。

4.根据权利要求1所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，其特征在于：所述海藻酸盐凝胶小球反应器的排泥口（a4）和所述玄武岩纤维反应器的进水口（b3）均为水平倾角15～35°优选30°的圆锥体；所述海藻酸盐凝胶小球反应器（a1）内填充有70%～85%的直径1.5～4 mm的厌氧氨氧化菌凝胶小球，优选填充率80%，小球直径2.5 mm；所述塑料或有机玻璃隔板（a2）是带有直径0.5～1.3 mm小孔的圆形隔板，隔板间隔15～25 cm优选15 cm并两侧用螺丝（a21）固定，可以旋转拆卸。

5.根据权利要求1所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备，其特征在于：所述玄武岩纤维反应器（b1）中填充有30～50%优选30%的由玄武岩纤维缠绕编织而成的直径2～5 cm优选3.5 cm的伞状、星状纤维束或针刺而成的厚0.5～1 cm宽2～5 cm的纤维垫；所述纤维支撑件（b21）材质为不锈钢、钛丝、PP或PVC中的任一种，固定方式为螺丝固定、粘贴式或焊接式。

6.一种如权利要求1-5任一所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用海藻酸盐凝胶小球富集装置富集低浓度的厌氧氨氧化菌：

A. 将0.1～1 LMLSS浓度为1000～2000 mg/L的厌氧氨氧化颗粒污泥用超纯水冲洗3～5次后放入锥形离心管中1000～3000 rpm离心5～10 min后，去掉底部泥渣取悬浮液放入玻璃烧杯中；

B. 按照2%～6%的质量-体积百分浓度配制配制100～500 ml的海藻酸盐包埋溶液，与厌氧氨氧化菌溶液按体积比1：1～1.5充分混合得到菌胶混合液；将菌胶混合液利用泵或者注射器逐滴加到3%氯化钙固定液中；

C. 固定化结束后得到直径为1.5～4 mm的凝胶小球，用超纯水清洗3～5次后填充入海藻酸盐凝胶小球反应器的两个隔板之间，用螺丝螺母固定；

D. 将含氮废水通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，浸没凝胶小球；打开保温装置，使得反应器内部温度保持在30～40 ℃；设置水力停留时间为6～20 h，通过蠕动泵实现连续流启动反应装置；

（2）利用玄武岩纤维富集装置提高负荷得到高浓度悬浮态细菌：

E. 海藻酸盐凝胶小球培养15～30 d后拆卸隔板，使小球和培养液从排泥口流出，倒入烧杯中用机械搅拌器以350～500 rpm的转速搅拌破碎5～15 min，过滤去除碎片；

F. 将0.1～0.5 L的上层悬浮液接种到填充有玄武岩纤维的反应器内，将含氮废水通过蠕动泵从进水口输送到反应器内，使其浸没填料；

G. 打开保温装置，使得反应器本体内部温度保持在30～40 ℃，设置水力停留时间为1～8 h，通过蠕动泵实现连续流启动反应装置。

7.根据权利要求6所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，其特征在于：步骤D所述含氮废水中氨氮50～150 mg/L，亚硝态氮80～200 mg/L，在进水箱加热至35～40℃，并调节pH值至7～7.5，通过氮气吹扫使溶解氧小于0.5 mg/L。

8.根据权利要求6所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，其特征在于：步骤D中反应器内溶解氧控制在0.6 mg/L以下，pH控制在7.0～8.0，温度控制在30～40 ℃。

9.根据权利要求6所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，其特征在于：步骤F所述含氮废水中氨氮60～300 mg/L，亚硝态氮80～400 mg/L，在进水箱中加热至35～4 ℃，调节pH值至7～7.5，且通过氮气吹扫使溶解氧小于0.5 mg/L。

10.根据权利要求6所述快速富集悬浮态厌氧氨氧化菌的设备的使用方法，其特征在于：步骤F中反应器内溶解氧控制在0.6 mg/L以下，pH控制在7.0～8.0。