CN114956320B - 一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法 - Google Patents

一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，具体包括如下步骤：S1污泥预处理、S2富集反应器的搭建、S3填料的充填以及S4海洋厌氧氨氧化菌富集。本发明中，将经厌氧消化和化学混凝沉淀处理的出水作为富集反应器进水，接种污泥为废水处理工艺中的污水处理厂活性污泥与入海口底泥的混合污泥，控制反应器运行参数，实现海洋厌氧氨氧化菌的富集，并用于高效稳定的去除高含盐废水，不仅减少了厌氧氨氧化菌耐盐驯化的步骤，降低了成本，而且该出水还含有海水中含有供海洋菌生长所需的微量元素，有利于海洋厌氧氨氧化菌的高效富集以及快速繁殖。

Description

一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法。
背景技术
厌氧氨氧化工艺因节省碳源、动力消耗低、剩余污泥量少等优点成为废水脱氮领域的研究热点。厌氧氨氧化菌生长缓慢(倍增时间11天)，细胞产率极低，对环境条件敏感，富集培养困难，严重制约了厌氧氨氧化的深入研究和工程应用。
许多行业(水产养殖业，海产品加工业等)产生的废水中含有较高的盐度。盐度增加会导致微生物细胞中渗透压的急剧增加，诱导细胞质分离或死亡，进而改变活性污泥生理生化特性或改变微生物群落结构，对微生物产生不利影响。海洋厌氧氨氧化菌对盐度具有较高的敏感性，在8.7-20g/L的盐度强度下，海洋厌氧氨氧化菌的活性不会产生明显抑制作用。与淡水厌氧氨氧化菌相比，海洋厌氧氨氧化菌本身生长的环境就是高盐度的海洋环境(30‰-35‰，30-35g/L)，不需要经过漫长的盐度驯化就能在30g/L以上的盐度环境中发挥高效的厌氧氨氧化活性，因此可用其直接处理高含盐废水，使高含盐废水的脱氮处理更加简单易行。虽然海洋厌氧氨氧化菌广泛存在于海洋环境中，但分布却十分分散，很难直接从海洋环境中得到高浓度的菌种，这就对海洋厌氧氨氧化菌在废水处理方面的实际应用造成困难。例如中国专利CN2014105943897公开了一种海洋厌氧氨氧化菌的富集培养方法，该技术方案通过从具有硝化-反硝化功能的污泥中提取淡水厌氧氨氧化菌CandidatusKuenenia，然后通过梯度盐度海水驯化淡水厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia成为海水厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua；该技术方案虽然能够获得大量的海洋厌氧氨氧化菌，但是，随着环境污染的加重，污泥中含有大量的重金属、病原微生物等有害物质，对厌氧氨氧化菌的生长繁殖造成不易影响，由于该技术方案并未对污泥进行处理，从而导致该技术方案中厌氧氨氧化菌的富集效率较低，无法实现厌氧氨氧化菌高效富集以及快速繁殖。
因此探究如何有效地富集培养海洋厌氧氨氧化菌，并使其可以高效富集以及快速繁殖就显得格外重要。
发明内容
本发明的目的是针对以上存在的不足，提出一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，将经厌氧消化处理和化学混凝沉淀后的出水作为富集反应器进水，接种污泥为废水处理工艺中的污水处理厂活性污泥与入海口底泥的混合污泥，控制反应器运行参数，实现海洋厌氧氨氧化菌的高效富集以及快速繁殖，并用于高效稳定的去除高含盐废水。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种快速富集厌氧氨氧化菌的方法，具体操作包括以下步骤:
S1污泥预处理
将含盐废水处理厂的活性污泥和入海排放口底泥按体积比1:2-1:10进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为30-60min，沉淀后取高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥；
S2富集反应器的搭建
搭建富集反应器，反应器包括进水泵、膜、生物反应池、循环泵、亚氮分析装置、氧化池、总控端、出水泵；
S3填料的充填
将占反应器体积的1/3-1/2的弹性填料放置于富集反应器的上部；
S4海洋厌氧氨氧化菌富集
接种上述厌氧沉降后的混合污泥，含盐废水处理厂的出水作为富集反应器进水，控制NH4 +-N与NO3 --N的比值为0.8-1.1，实现海洋厌氧氨氧化菌的快速富集。
更进一步，步骤S1中，所述含盐废水包括水产养殖业废水、海产品加工业废水、海洋采油废水；
所述含盐废水处理厂的活性污泥在使用前经过处理，处理工艺包括水解酸化工艺、缺氧处理工艺、好氧处理工艺；
所述入海排放口底泥是指含盐废水处理厂处理后废水排放入海口位置为起点，3-10m为半径的海底0-10cm处的沉积物。
所述污泥混合液的悬浮固体浓度为10-20g/L，挥发性悬浮固体浓度为8-12g/L。
更进一步，步骤S2中，所述亚氮分析装置放置于反应器的出水处，设定开关值0-20mg/L。
所述总控端根据亚氮分析装置的开关值启停进水泵。
所述循环泵一直处于循环状态；
所述膜与出水泵相连，膜平均孔径为0.1-1μm。
更进一步，步骤S3中，所述弹性填料是指基于聚烯烃类和聚酰胺的悬挂式立体弹性填料；
所述富集反应器的上部是指反应器顶部之下1/3-1/2处。
更进一步，步骤S4中，所述混合污泥在接种前还进行了预处理，具体操作如下：
1)按照每100g混合污泥与1-1.5L氧化剂溶液的比例于容器中混合，将容器放入高压蒸汽锅中进行反应，待反应结束后，将容器中的固液混合物进行离心，在3000-4000r/min下离心5-10min，弃去清夜，取残渣备用；
2)将备用的残渣至于容器中，加入去离子水，固定超声探头和磁力搅拌装置，并将超声探头没过液面5-10cm，在常温以及150-200r/min的磁力搅拌下，采用20-25kHz发生器，进行一段超声处理，待处理结束后，进行二段超声处理，待处理结束后，对产物进行离心，备用；
3)取备用污泥总量的10-30％，将其冷冻干燥后研磨成粉过100-200目筛，将污泥粉末与九水合硝酸铁混合后溶于去离子水中，密封后置于高压搅拌反应釜中，在200-260℃以及500-800r/min条件下进行水热合成5-8h，将得到的固体产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤后，在60-80℃下干燥3-5h，然后在氮气氛围下进行煅烧，冷却至室温后，与剩余的备用污泥混匀即可。
更进一步，步骤1)中，所述氧化剂选用浓度为0.01-0.05mol/L的过氧化氢和浓度为0.01-0.05mol/L的过硫酸钾按照体积比为1:(1-3)的比例混合而成；
所述反应温度为105-115℃，反应时间5-10min。
更进一步，步骤2)中，所述残渣与去离子水的比例为1:10-30g/mL；
所述一段超声处理参数为，控制超声时间3-10min，声能密度0.8-1.8W/mL，采用间隔处理的方式，超声3-8s，间隔1-3s；
所述二段超声处理参数为，控制超声时间10-15min，声能密度2.1-2.6W/mL，采用间隔处理的方式，超声5-10s，间隔2-4s。
更进一步，步骤3)中，所述污泥粉末、九水合硝酸铁以及去离子水的比例为(10-15)g:(30-50)g:(100-150)mL；
所述煅烧温度为400-500℃，煅烧时间为2-3h。
更进一步，所述残渣在超声处理前还进行了预处理，具体操作如下：
1)将5-10g右旋糖苷研磨后溶于100-160mL蒸馏水中，冲入氮气去除空气，加入0.2-1.0g过硫酸钾，在50-60℃下反应10-15min，然后按照METAC阳离子单体与右旋糖苷的摩尔比为3.0-3.5:1，加入METAC阳离子单体，继续反应3-4h，待反应结束后，将产物进行醇沉洗烘干，得到改性右旋糖苷；
2)将残渣置于容器中，加入去离子水，控制固含量为5-15％，将改性右旋糖苷加入到容器中，控制改性右旋糖苷占残值总质量的2-5％，在常温下，以30-60r/min搅拌10-20min，待搅拌结束后，对产物进行离心即可。
更进一步，步骤S4中反应器运行参数为，pH为7.8-8.2，溶解氧0.2-0.5mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
本发明中，采用水热氧化法，选用低浓度的氧化剂，在较低的水热温度下对污泥进行短时间的氧化处理，通过水热处理和化学氧化剂的联合作用，能够破坏污泥中微生物的细胞结构，从而使得污泥在后续的超声处理中，掺杂的重金属、病原微生物等有害物质可以更加容易从污泥的脱离；采用二段超声处理的方式对污泥进行超声处理，在一段超声处理中，采用较低的声能密度以及较短的处理时间，使得污泥絮体结构、胞外聚合物以及细胞壁逐渐破碎，使吸附在污泥固相中的重金属、病原微生物等有害物质随污泥的破碎而释放到液相中，从而减少污泥中重金属、病原微生物等有害物质的含量，避免在后续的富集过程中，重金属离子以及病原微生物对厌氧氨氧化细菌的生长和繁殖造成不利影响，从而有利于提高污泥的健康状态，从而为后续厌氧氨氧化细菌的生长和繁殖提供良好环境；在二段超声处理中，采用较高的声能密度以及较长的处理时间，使得污泥固相中的磷逐渐释放出来，并且随着超声时间的延长以及声能密度的提高，生物有效磷开始富集，并且污泥固相中富含的有机物的大分子结构也被破坏，分解为小分子形态，与生物有效磷一起在污泥的孔隙中富集，从而为后续厌氧氨氧化细菌的生长和繁殖提供充足的营养，有利于加快厌氧氨氧化细菌的生长速率，实现厌氧氨氧化细菌的快速大量繁殖。
本发明中，将部分污泥冷冻干干燥后作为基体，通过水热炭化工艺制备了载有纳米四氧化三铁的污泥基生物炭材料，该污泥基生物炭材料具有的多孔结构以及较大的比表面积，可以为生物有效磷以及小分子形态的有机物富集提供场所，并且多孔结构具有的吸附作用，可以起到防止生物有效磷以及小分子形态有机物流失的作用，从而使得生物有效磷以及小分子形态有机物可以稳定的存在于污泥基生物炭材料中，为厌氧氨氧化细菌的生长繁殖提供了充足的营养；同时，负载的纳米四氧化三铁具有一定的磁性，一方面可以诱导厌氧氨氧化细菌的富集，另一方面其具有的更大的比表面进一步为厌氧氨氧化细菌的富集提供场所，从而有利于厌氧氨氧化细菌的富集，从而实现厌氧氨氧化细菌的高效富集以及快速繁殖。
本发明中，对超声处理前的残渣进行预处理，将METAC与高分子右旋糖苷进行接枝共聚改性反应，获得阳离子型右旋糖苷，通过将其与残渣进行充分的搅拌混合，利用该阳离子型右旋糖苷可以与污泥中的负电荷形成强氧化电位，通过电荷中和反应，能够达到污泥细胞破壁的效果，提高了后续超声处理中，污泥中重金属、病原微生物等有害物质的去除率，从而有助于进一步提高污泥的健康状态。
本发明所述富集培养的海洋厌氧氨氧化污泥，刚开始呈现黑色泥状变为褐色絮状，进而转变为暗红色絮状污泥，最终形成了砖红色大颗粒状，该砖红色颗粒为类似火山口形状的球状菌并相互黏聚而成的菌团，由于产生的废水中含有较高的盐度，而且该废水含有海水中含有供海洋菌生长所需的微量元素，因此利用其废水经厌氧消化和化学混凝沉淀处理后出水作为富集反应器进水，减少了厌氧氨氧化菌的驯化步骤，降低了成本，而且提高了海洋厌氧氨氧化菌的富集效率；同时，低温与高盐的双重影响使水产养殖业或海产品加工业等高含盐废水的脱氮处理变得更加困难，而本发明富集的海洋厌氧氨氧化菌耐盐和耐低温，可以更好用于高含盐废水的脱氮处理，因此该方法对于推动海洋厌氧氨氧化菌的研究、扩大厌氧氨氧化工艺的应用具有重要的现实意义。
本发明较现有的技术相比，整体工艺过程简单，操作控制灵活，可以实现高含盐废水的高效稳定脱氮，运行成本低，经济效益好，便于推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的富集反应器；
图2为稳定阶段微生物群落结构，属水平(前十)的相对丰度分布；
图3为不同阶段的NH4 +-N、NO2 --N和TN平均去除量变化，以及NO3 --N生成量的变化。
图1中:1、生物反应池；2、浓缩污泥混合液；3、弹性填料；4、配水池；5、进水泵；6、进水；7、出水泵；8、亚氮分析装置；9、膜。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明专利的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明专利的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离发明专利的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例和实验例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
实施例1
一种快速富集厌氧氨氧化菌的方法，具体操作包括以下步骤:
S1污泥预处理
将含盐废水处理厂的活性污泥和入海排放口底泥按体积比1:2进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为30min，沉淀后取高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥；
其中，含盐废水由水产养殖业废水、海产品加工业废水、海洋采油废水按照体积比1:1:1组成；
入海排放口底泥是指含盐废水处理厂处理后废水排放入海口位置为起点，3m为半径的海底5cm处的沉积物。
污泥混合液的悬浮固体浓度为10g/L，挥发性悬浮固体浓度为8g/L；
S2富集反应器的搭建
搭建富集反应器，反应器包括进水泵、膜、生物反应池、循环泵、亚氮分析装置、氧化池、总控端、出水泵；
其中，膜平均孔径为0.1μm；
S3填料的充填
将占反应器体积的1/3的弹性填料放置于富集反应器的上部；
其中，富集反应器的上部是指反应器顶部之下1/3处；
S4海洋厌氧氨氧化菌富集
接种上述厌氧沉降后的混合污泥，含盐废水处理厂的出水作为富集反应器进水，控制NH4 +-N与NO3 --N的比值为0.8，实现海洋厌氧氨氧化菌的快速富集；
其中，反应器运行参数为：pH为7.8，溶解氧0.2mg/L。
其中，混合污泥在接种前还进行了预处理，具体操作如下：
1)按照每100g混合污泥与1L氧化剂溶液的比例于容器中混合，氧化剂选用浓度为0.01mol/L的过氧化氢和浓度为0.01mol/L的过硫酸钾按照体积比为1:1的比例混合而成，将容器放入高压蒸汽锅中，在105℃下反应5min，待反应结束后，将容器中的固液混合物进行离心，在3000r/min下离心5min，弃去清夜，取残渣备用；
2)将备用的残渣至于容器中，加入去离子水，控制二者的比例为1:10g/mL，固定超声探头和磁力搅拌装置，并将超声探头没过液面5cm，在常温以及150r/min的磁力搅拌下，采用20kHz发生器，进行一段超声处理，控制超声时间3min，声能密度0.8W/mL，采用间隔处理的方式，超声3s，间隔1s，待处理结束后，进行二段超声处理，控制超声时间10min，声能密度2.1W/mL，采用间隔处理的方式，超声5s，间隔2s，待处理结束后，对产物进行离心，备用；
3)取备用污泥总量的10％，将其冷冻干燥后研磨成粉过100目筛，将污泥粉末与九水合硝酸铁混合后溶于去离子水中，控制污泥粉末、九水合硝酸铁以及去离子水的比例为10g:30g:100mL，密封后置于高压搅拌反应釜中，在200℃以及500r/min条件下进行水热合成5h，将得到的固体产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤后，在60℃下干燥3h，然后在氮气氛围下，在管式炉中400℃煅烧2h，冷却至室温后，与剩余的备用污泥混匀即可。
其中，残渣在超声处理前还进行了预处理，具体操作如下：
1)将5g右旋糖苷研磨后溶于100mL蒸馏水中，冲入氮气去除空气，加入0.2g过硫酸钾，在50℃下反应10min，然后按照METAC阳离子单体与右旋糖苷的摩尔比为3:1，加入METAC阳离子单体，继续反应3h，待反应结束后，将产物进行醇沉洗烘干，得到改性右旋糖苷；
2)将残渣置于容器中，加入去离子水，控制固含量为5％，将改性右旋糖苷加入到容器中，控制改性右旋糖苷占残值总质量的2％，在常温下，以30r/min搅拌10min，待搅拌结束后，对产物进行离心即可。
实施例2
一种快速富集厌氧氨氧化菌的方法，具体操作包括以下步骤:
S1污泥预处理
将含盐废水处理厂的活性污泥和入海排放口底泥按体积比1:5进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为50min，沉淀后取高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥；
其中，含盐废水包括水产养殖业废水、海产品加工业废水、海洋采油废水；
入海排放口底泥是指含盐废水处理厂处理后废水排放入海口位置为起点，5m为半径的海底5cm处的沉积物。
污泥混合液的悬浮固体浓度为15g/L，挥发性悬浮固体浓度为10g/L；
S2富集反应器的搭建
搭建富集反应器，反应器包括进水泵、膜、生物反应池、循环泵、亚氮分析装置、氧化池、总控端、出水泵；
其中，膜平均孔径为0.5μm；
S3填料的充填
将占反应器体积的1/2的弹性填料放置于富集反应器的上部；
其中，富集反应器的上部是指反应器顶部之下1/3处；
S4海洋厌氧氨氧化菌富集
接种上述厌氧沉降后的混合污泥，含盐废水处理厂的出水作为富集反应器进水，控制NH4 +-N与NO3 --N的比值为1，实现海洋厌氧氨氧化菌的快速富集；
其中，反应器运行参数为：pH为8，溶解氧0.3mg/L。
其中，混合污泥在接种前还进行了预处理，具体操作如下：
1)按照每100g混合污泥与1.2L氧化剂溶液的比例于容器中混合，氧化剂选用浓度为0.03mol/L的过氧化氢和浓度为0.03mol/L的过硫酸钾按照体积比为1:2的比例混合而成，将容器放入高压蒸汽锅中，在110℃下反应7min，待反应结束后，将容器中的固液混合物进行离心，在3500r/min下离心10min，弃去清夜，取残渣备用；
2)将备用的残渣至于容器中，加入去离子水，控制二者的比例为1:20g/mL，固定超声探头和磁力搅拌装置，并将超声探头没过液面8cm，在常温以及180r/min的磁力搅拌下，采用22kHz发生器，进行一段超声处理，控制超声时间8min，声能密度1.2W/mL，采用间隔处理的方式，超声5s，间隔2s，待处理结束后，进行二段超声处理，控制超声时间13min，声能密度2.3W/mL，采用间隔处理的方式，超声8s，间隔3s，待处理结束后，对产物进行离心，备用；
3)取备用污泥总量的20％，将其冷冻干燥后研磨成粉过200目筛，将污泥粉末与九水合硝酸铁混合后溶于去离子水中，控制污泥粉末、九水合硝酸铁以及去离子水的比例为12g:40g:130mL，密封后置于高压搅拌反应釜中，在230℃以及700r/min条件下进行水热合成7h，将得到的固体产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤后，在70℃下干燥4h，然后在氮气氛围下，在管式炉中450℃煅烧2.5h，冷却至室温后，与剩余的备用污泥混匀即可。
其中，残渣在超声处理前还进行了预处理，具体操作如下：
1)将7g右旋糖苷研磨后溶于150mL蒸馏水中，冲入氮气去除空气，加入0.5g过硫酸钾，在55℃下反应13min，然后按照METAC阳离子单体与右旋糖苷的摩尔比为3.2:1，加入METAC阳离子单体，继续反应3.5h，待反应结束后，将产物进行醇沉洗烘干，得到改性右旋糖苷；
2)将残渣置于容器中，加入去离子水，控制固含量为10％，将改性右旋糖苷加入到容器中，控制改性右旋糖苷占残值总质量的3％，在常温下，以50r/min搅拌15min，待搅拌结束后，对产物进行离心即可。
实施例3
一种快速富集厌氧氨氧化菌的方法，具体操作包括以下步骤:
S1污泥预处理
将含盐废水处理厂的活性污泥和入海排放口底泥按体积比1:10进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为60min，沉淀后取高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥；
其中，含盐废水包括水产养殖业废水、海产品加工业废水、海洋采油废水；
入海排放口底泥是指含盐废水处理厂处理后废水排放入海口位置为起点，10m为半径的海底10cm处的沉积物。
污泥混合液的悬浮固体浓度为20g/L，挥发性悬浮固体浓度为12g/L；
S2富集反应器的搭建
搭建富集反应器，反应器包括进水泵、膜、生物反应池、循环泵、亚氮分析装置、氧化池、总控端、出水泵；
其中，膜平均孔径为1μm；
S3填料的充填
将占反应器体积的1/3的弹性填料放置于富集反应器的上部；
其中，富集反应器的上部是指反应器顶部之下1/2处；
S4海洋厌氧氨氧化菌富集
接种上述厌氧沉降后的混合污泥，含盐废水处理厂的出水作为富集反应器进水，控制NH4 +-N与NO3 --N的比值为1.1，实现海洋厌氧氨氧化菌的快速富集；
其中，反应器运行参数为：pH为8.2，溶解氧0.5mg/L。
其中，混合污泥在接种前还进行了预处理，具体操作如下：
1)按照每100g混合污泥与1.5L氧化剂溶液的比例于容器中混合，氧化剂选用浓度为0.05mol/L的过氧化氢和浓度为0.05mol/L的过硫酸钾按照体积比为1:3的比例混合而成，将容器放入高压蒸汽锅中，在115℃下反应10min，待反应结束后，将容器中的固液混合物进行离心，在4000r/min下离心10min，弃去清夜，取残渣备用；
2)将备用的残渣至于容器中，加入去离子水，控制二者的比例为1:30g/mL，固定超声探头和磁力搅拌装置，并将超声探头没过液面10cm，在常温以及200r/min的磁力搅拌下，采用25kHz发生器，进行一段超声处理，控制超声时间10min，声能密度1.8W/mL，采用间隔处理的方式，超声8s，间隔3s，待处理结束后，进行二段超声处理，控制超声时间15min，声能密度2.6W/mL，采用间隔处理的方式，超声10s，间隔4s，待处理结束后，对产物进行离心，备用；
3)取备用污泥总量的30％，将其冷冻干燥后研磨成粉过200目筛，将污泥粉末与九水合硝酸铁混合后溶于去离子水中，控制污泥粉末、九水合硝酸铁以及去离子水的比例为15g:50g:150mL，密封后置于高压搅拌反应釜中，在260℃以及800r/min条件下进行水热合成8h，将得到的固体产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤后，在80℃下干燥5h，然后在氮气氛围下，在管式炉中500℃煅烧3h，冷却至室温后，与剩余的备用污泥混匀即可。
其中，残渣在超声处理前还进行了预处理，具体操作如下：
1)将10g右旋糖苷研磨后溶于160mL蒸馏水中，冲入氮气去除空气，加入1.0g过硫酸钾，在60℃下反应15min，然后按照METAC阳离子单体与右旋糖苷的摩尔比为3.5:1，加入METAC阳离子单体，继续反应4h，待反应结束后，将产物进行醇沉洗烘干，得到改性右旋糖苷；
2)将残渣置于容器中，加入去离子水，控制固含量为15％，将改性右旋糖苷加入到容器中，控制改性右旋糖苷占残值总质量的5％，在常温下，以60r/min搅拌20min，待搅拌结束后，对产物进行离心即可。
对比例1：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，混合污泥在接种前进行的预处理，省去了水热氧化处理。
对比例2：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，混合污泥在接种前进行的预处理，省去了超声处理。
对比例3：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，混合污泥在接种前进行的预处理，未对部分污泥进行水热炭化处理。
对比例4：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，残渣在超声处理前未进行预处理。
测试实验1：
将污水处理厂活性污泥和入海口底泥按体积比1:2进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为30-60min，沉淀后取下高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥。其中污泥混合物的悬浮固体浓度(MLSS)为15-16g/L，挥发性悬浮固体浓度为10-12g/L。本实施例采用的富集反应器为上流式厌氧污泥床(UASB)，在不外加控温设施的条件下启动运行，但反应器外用不透光保温棉包裹避光，防止光线对海洋厌氧氨氧化菌的负面影响。通过在线监测仪调节pH至7.8-8.2范围内(用稀H2SO40.1 mol/L调节pH)，富集反应器的DO在0.2-0.5mg/L之间。海产品加工业废水经厌氧消化和化学混凝沉淀处理后的出水作为反应器进水，并控制富集反应器内NH4 +-N与NO2 --N的比值为1左右，投加体积比70％的荷正电陶瓷粒填料于反应器中，该荷正电陶瓷填料显气孔率为25-30％，盐酸可溶率在2％以下，高价态金属盐的脱附率在0.2-0.5％之间，在pH＝7的条件下zeta电位为10.10荷正电。
如图1所示，通过宏基因组全基因测序分析反应系统中微生物的群落结构结果可知反应器形成了以Candidatus Scalindua为主的海洋厌氧氨氧化菌群落；NH4 +-N去除率稳定在95％左右，如图2所示，稳定阶段NO2 --N平均去除量提升至120mg/L，TN平均去除量至198mg/L，相较于初始阶段提高了9倍以上，且硝酸盐氮生成量显著增加，说明该反应器成功富集了厌氧氨氧化菌。
测试实验2：
取氨氮浓度达到3.4mg/L，盐度为10‰的水体作为进水，注入富集反应器中，在温度为15℃的条件下进行动态去除实验，每5天进行一次氨氮浓度的测定，测定结果如表1所示。
表1
通过表1可以看出，NH4 +-N的去除率可达95.6％左右，成功富集了厌氧氨氧化菌，并且在20d时，NH4 +-N的去除率即可达到84.7％，表明本发明中的富集方法可以实现厌氧氨氧化细菌的高效富集以及快速繁殖。
以上所述仅为本发明的实施例和实验例，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 (5)

1.一种快速富集厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，具体操作包括以下步骤:
S1污泥预处理
将含盐废水处理厂的活性污泥和入海排放口底泥按体积比1:2-1:10进行混合，在氦气保护下进行厌氧沉降，沉淀时间为30-60min，沉淀后取高浓度的浓缩污泥混合液作为富集海洋厌氧氨氧化菌的接种污泥；
S2富集反应器的搭建
搭建富集反应器，反应器包括进水泵、膜、生物反应池、循环泵、亚氮分析装置、氧化池、总控端、出水泵；
S3填料的充填
将占反应器体积的1/3-1/2的弹性填料放置于富集反应器的上部；
S4海洋厌氧氨氧化菌富集
接种上述厌氧沉降后的混合污泥，含盐废水处理厂的出水作为富集反应器进水，控制NH4+-N与NO3--N的比值为0.8-1.1，实现海洋厌氧氨氧化菌的快速富集；
所述混合污泥在接种前还进行了预处理，具体操作如下：
1)按照每100g混合污泥与1-1.5L氧化剂溶液的比例于容器中混合，将容器放入高压蒸汽锅中进行反应，待反应结束后，将容器中的固液混合物进行离心，在3000-4000r/min下离心5-10min，弃去清夜，取残渣备用；
2)将备用的残渣至于容器中，加入去离子水，固定超声探头和磁力搅拌装置，并将超声探头没过液面5-10cm，在常温以及150-200r/min的磁力搅拌下，采用20-25kHz发生器，进行一段超声处理，待处理结束后，进行二段超声处理，待处理结束后，对产物进行离心，备用；
3)取备用污泥总量的10-30％，将其冷冻干燥后研磨成粉过100-200目筛，将污泥粉末与九水合硝酸铁混合后溶于去离子水中，密封后置于高压搅拌反应釜中，在200-260℃以及500-800r/min条件下进行水热合成5-8h，将得到的固体产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤后，在60-80℃下干燥3-5h，然后在氮气氛围下进行煅烧，冷却至室温后，与剩余的备用污泥混匀即可；
所述氧化剂选用浓度为0.01-0.05mol/L的过氧化氢和浓度为0.01-0.05mol/L的过硫酸钾按照体积比为1:(1-3)的比例混合而成；
所述反应温度为105-115℃，反应时间5-10min；
所述残渣与去离子水的比例为1:10-30g/mL；
所述一段超声处理参数为，控制超声时间3-10min，声能密度0.8-1.8W/mL，采用间隔处理的方式，超声3-8s，间隔1-3s；
所述二段超声处理参数为，控制超声时间10-15min，声能密度2.1-2.6W/mL，采用间隔处理的方式，超声5-10s，间隔2-4s；
所述污泥粉末、九水合硝酸铁以及去离子水的比例为(10-15)g:(30-50)g:(100-150)mL；
所述煅烧温度为400-500℃，煅烧时间为2-3h；
所述残渣在超声处理前还进行了预处理，具体操作如下：
1)将5-10g右旋糖苷研磨后溶于100-160mL蒸馏水中，冲入氮气去除空气，加入0.2-1.0g过硫酸钾，在50-60℃下反应10-15min，然后按照METAC阳离子单体与右旋糖苷的摩尔比为3.0-3.5:1，加入METAC阳离子单体，继续反应3-4h，待反应结束后，将产物进行醇沉洗烘干，得到改性右旋糖苷；
2)将残渣置于容器中，加入去离子水，控制固含量为5-15％，将改性右旋糖苷加入到容器中，控制改性右旋糖苷占残值总质量的2-5％，在常温下，以30-60r/min搅拌10-20min，待搅拌结束后，对产物进行离心即可。
2.根据权利要求1所述的所述一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，步骤S1中，所述含盐废水包括水产养殖业废水、海产品加工业废水、海洋采油废水；
所述含盐废水处理厂的活性污泥在使用前经过处理，处理工艺包括水解酸化工艺、缺氧处理工艺、好氧处理工艺；
所述入海排放口底泥是指含盐废水处理厂处理后废水排放入海口位置为起点，3-10m为半径的海底0-10cm处的沉积物；
所述污泥混合液的悬浮固体浓度为10-20g/L，挥发性悬浮固体浓度为8-12g/L。
3.根据权利要求1所述的所述一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，步骤S2中，所述亚氮分析装置放置于反应器的出水处，设定开关值0-20mg/L；
所述总控端根据亚氮分析装置的开关值启停进水泵；
所述循环泵一直处于循环状态；
所述膜与出水泵相连，膜平均孔径为0.1-1μm。
4.根据权利要求1所述的所述一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，步骤S3中，所述弹性填料是指基于聚烯烃类和聚酰胺的悬挂式立体弹性填料；
所述富集反应器的上部是指反应器顶部之下1/3-1/2处。
5.根据权利要求1所述的所述一种快速富集海洋厌氧氨氧化菌的方法，其特征在于，步骤S4中反应器运行参数为，pH为7.8-8.2，溶解氧0.2-0.5mg/L。
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