CN114940537A - 一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法属于污水处理领域。厌氧氨氧化SBR反应器出水中含有信号分子，利用该出水配置富集厌氧氨氧化菌SBR反应器的进水，利用群体感应现象，将普通剩余污泥转化为厌氧氨氧化污泥，并提高厌氧氨氧化活性，加快厌氧氨氧化菌的富集。该方法为快速富集厌氧氨氧化菌提供了新思路，解决了厌氧氨氧化菌倍增时间长、难以大量获取的问题，具有经济高效、降低剩余污泥处理处置成本的优势。

Description

一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
相比于传统硝化-反硝化脱氮工艺，厌氧氨氧化及其衍生工艺具有节约曝气、节约碳源以及污泥产量低等优点。但厌氧氨氧化菌生长缓慢、倍增时间长，导致厌氧氨氧化反应器启动周期长，这阻碍了厌氧氨氧化工艺的工程化应用。因此，如何快速、经济的富集厌氧氨氧化菌是一个亟需解决的重要问题。
群体感应是指细菌之间存在的信息交流，厌氧氨氧化菌通过合成并分泌AHLs类的信号分子实现群体感应，当信号分子的浓度达到一定阈值时，细菌内相关基因开始表达，菌群会表现出活性提高等特性。
脱氮效能良好的厌氧氨氧化污泥将信号分子分泌到水相，所以厌氧氨氧化反应器的出水中含有信号分子，利用该出水配置富集厌氧氨氧化菌反应器的进水，信号分子增强厌氧氨氧化菌之间的群体感应，加速厌氧氨氧化反应器的启动。
本发明利用厌氧氨氧化反应器的出水，无需接种成熟污泥，利用群体感应快速、经济地实现厌氧氨氧化菌的富集。
发明内容
针对厌氧氨氧化菌增长缓慢、倍增时间长以及难以大量获取的劣势，本发明提出了一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法，通过利用厌氧氨氧化反应器的出水中含有的信号分子，增强厌氧氨氧化菌的群体感应，实现快速从普通剩余污泥中富集厌氧氨氧化菌。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法，其特征在于：
包括进水箱(1)、厌氧氨氧化SBR反应器(2)、中间水箱(3)、富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)、出水箱(5)；所述厌氧氨氧化SBR反应器(2)包括第一进水泵(2.1)、第一进水口(2.2)、DO/pH在线测定仪(2.3)、搅拌装置(2.4)、第一电动出水阀(2.5)；所述富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)包括第二进水泵(4.1)、第二进水口(4.2)、DO/pH在线测定仪(4.3)、搅拌装置(4.4)、第二电动出水阀(4.5)；
所述进水箱(1)中的人工配水通过第一进水泵(2.1)由第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，厌氧氨氧化SBR反应器(2)的出水从第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，中间水箱内的人工配水通过第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水从第二电动出水阀(4.5)进入出水箱(5)。
应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥接种与系统启动
(1.1)厌氧氨氧化SBR反应器(2)接种污泥为厌氧氨氧化颗粒污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L。
(1.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)接种污泥为城市污水处理厂的二沉池剩余污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L。
(2)运行阶段
(2.1)厌氧氨氧化SBR反应器的运行：进水箱(1)内的配水含有90～100mg/L的NH4 +-N，120～130mg/L的NO2 --N，该人工配水经过第一进水泵(2.1)从第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，上清液经第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，排水比为50％。
(2.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的运行：中间水箱(3)中的人工配水经第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)与厌氧氨氧化SBR反应器(2)体积相同，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，出水经第一电动出水阀(2.5)进入出水箱(5)，排水比为50％。
测定富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水水质，向中间水箱(3)中补充氯化铵和亚硝酸钠，使中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N分别达到50～60mg/L和70～80mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到70～80mg/L和95～105mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，再提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到90～100mg/L和120～130mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，保持该进水负荷再驯化10天，完成厌氧氨氧化菌的富集。
本发明所述一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法的优势在于：
①该方法不需要添加成熟的厌氧氨氧化污泥，利用厌氧氨氧化反应器的出水配置所需的进水，经济成本低。
②该方法利用群体感应迅速提高厌氧氨氧化菌的活性，启动周期短。
③该方法利用剩余污泥快速富集厌氧氨氧化菌，降低了污泥处理处置的成本。
附图说明
图1是：一种基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置和方法
图1中：1——进水箱、2——厌氧氨氧化SBR反应器、3——中间水箱、4——富集厌氧氨氧化菌SBR反应器、5——出水箱；2.1——第一进水泵、2.2——第一进水口、2.3——DO/pH在线测定仪、2.4——搅拌装置、2.5——第一电动出水阀；4——所述富集厌氧氨氧化菌SBR反应器包括、4.1——第二进水泵、4.2——第二进水口、4.3——DO/pH在线测定仪、4.4——搅拌装置、4.5——第二电动出水阀；
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案：
所述装置包括进水箱(1)、厌氧氨氧化SBR反应器(2)、中间水箱(3)、富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)、出水箱(5)；所述厌氧氨氧化SBR反应器(2)包括第一进水泵(2.1)、第一进水口(2.2)、DO/pH在线测定仪(2.3)、搅拌装置(2.4)、第一电动出水阀(2.5)；所述富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)包括第二进水泵(4.1)、第二进水口(4.2)、DO/pH在线测定仪(4.3)、搅拌装置(4.4)、第二电动出水阀(4.5)；
所述进水箱(1)中的人工配水通过第一进水泵(2.1)由第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，厌氧氨氧化SBR反应器(2)的出水从第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，中间水箱内的人工配水通过第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水从第二电动出水阀(4.5)进入出水箱(5)。
应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥接种与系统启动
(1.1)厌氧氨氧化SBR反应器(2)接种污泥为厌氧氨氧化颗粒污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L。
(1.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)接种污泥为城市污水处理厂的二沉池剩余污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L。
(2)运行阶段
(2.1)厌氧氨氧化SBR反应器的运行：进水箱(1)内的配水含有90～100mg/L的NH4 +-N，120～130mg/L的NO2 --N，该人工配水经过第一进水泵(2.1)从第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，上清液经第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，排水比为50％。
(2.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的运行：中间水箱(3)中的人工配水经第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)与厌氧氨氧化SBR反应器(2)体积相同，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，出水经第一电动出水阀(2.5)进入出水箱(5)，排水比为50％。
测定富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水水质，向中间水箱(3)中补充氯化铵和亚硝酸钠，使中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N分别达到50～60mg/L和70～80mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到70～80mg/L和95～105mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，再提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到90～100mg/L和120～130mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，保持该进水负荷再驯化10天，完成厌氧氨氧化菌的富集。
实验表明，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)中实现了在60天内快速将普通剩余污泥转化为厌氧氨氧化污泥，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)总氮去除负荷达到0.6kg N/(m3·d)，厌氧氨氧化途径脱氮占比达到90％以上。

Claims (2)

1.基于群体感应快速富集厌氧氨氧化菌的装置，其特征在于：
包括进水箱(1)、厌氧氨氧化SBR反应器(2)、中间水箱(3)、富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)、出水箱(5)；所述厌氧氨氧化SBR反应器(2)包括第一进水泵(2.1)、第一进水口(2.2)、DO/pH在线测定仪(2.3)、搅拌装置(2.4)、第一电动出水阀(2.5)；所述富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)包括第二进水泵(4.1)、第二进水口(4.2)、DO/pH在线测定仪(4.3)、搅拌装置(4.4)、第二电动出水阀(4.5)；
所述进水箱(1)中的人工配水通过第一进水泵(2.1)由第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，厌氧氨氧化SBR反应器(2)的出水从第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，中间水箱内的人工配水通过第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水从第二电动出水阀(4.5)进入出水箱(5)。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥接种与系统启动
(1.1)厌氧氨氧化SBR反应器(2)接种污泥为厌氧氨氧化颗粒污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L；
(1.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)接种污泥为城市污水处理厂的二沉池剩余污泥，接种后污泥浓度为4000～4500mg/L；
(2)运行阶段
(2.1)厌氧氨氧化SBR反应器的运行：进水箱(1)内的配水含有90～100mg/L的NH4 +-N，120～130mg/L的NO2 --N，该人工配水经过第一进水泵(2.1)从第一进水口(2.2)进入厌氧氨氧化SBR反应器(2)，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，上清液经第一电动出水阀(2.5)进入中间水箱(3)，排水比为50％；
(2.2)富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的运行：中间水箱(3)中的人工配水经第二进水泵(4.1)从第二进水口(4.2)进入富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)，富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)与厌氧氨氧化SBR反应器(2)体积相同，进水后开始300分钟的缺氧搅拌，之后停止搅拌沉降40分钟，出水经第一电动出水阀(2.5)进入出水箱(5)，排水比为50％；
测定富集厌氧氨氧化菌SBR反应器(4)的出水水质，向中间水箱(3)中补充氯化铵和亚硝酸钠，使中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N分别达到50～60mg/L和70～80mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到70～80mg/L和95～105mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，再提高中间水箱(3)中NH4 +-N和NO2 --N的浓度分别达到90～100mg/L和120～130mg/L，当出水NH4 +-N和NO2 --N低于10mg/L后，保持该进水负荷再驯化10天，完成厌氧氨氧化菌的富集。
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