CN203613179U - 一种低温硝化细菌富集培养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温硝化细菌富集培养装置，装置包括冷却系统、培养系统和监测系统；冷却系统包括水槽(1)、循环泵(9)和冷水机(2)，培养系统包括搅拌器(3)、曝气泵(4)、氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)，监测系统包括pH计(7)和溶解氧仪(8)。此实用新型装置充分考虑了低温硝化细菌的特点，结构简单，性能稳定，同时还具有指标监测功能，可用于低温硝化细菌的小规模富集培养及培养过程研究。
Description
技术领域
本实用新型属于水产养殖和污水处理技术领域，涉及一种低温硝化细菌富集培养装置，适用于低温硝化细菌的小规模富集培养及培养过程研究，培养出的低温硝化细菌可用于低温环境下水体中(包括水产养殖系统和污水处理系统)氨和亚硝酸盐的去除。
背景技术
氮素是造成水体污染的重要因素之一，目前多采用生物法去除。在处理过程中，氨氮在硝化细菌的作用下被转化为硝态氮，后者进一步被反硝化细菌转化为游离氮气，其中硝化过程是生物脱氮的限制性步骤。硝化细菌包括氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌两个类群，其中氨氧化细菌(AOB)能将氨转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐氧化细菌(NOB)则进一步将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌属化能自养型，利用氧化无机氮作为能量来源，利用二氧化碳做碳源，具有生长繁殖速度慢，好氧，附着生长，对溶解氧、温度、pH、光照等外界因素变化敏感等特性。多数硝化细菌的最适作用温度范围在25～30℃，当温度降至20℃以下时，其硝化性能会急剧下降。但在部分水产养殖系统和冬季污水处理系统中，水体温度经常低于20℃。因此，富集培养在低温条件下具有较高硝化能力的低温硝化细菌，对生物脱氮具有十分重要的意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有装置存在的缺点，寻求一种低温硝化细菌培养装置，该装置适用于低温硝化细菌的小规模富集培养及培养过程研究，培养出的低温硝化细菌可用于低温环境下水体中(包括污水处理系统和水产养殖系统)氨和亚硝酸盐的去除。
本实用新型的技术方案如下：
一种低温硝化细菌富集培养装置，包括冷却系统、培养系统和监测系统；冷却系统包括水槽(1)、循环泵(9)和冷水机(2)，培养系统包括搅拌器(3)、曝气泵(4)、氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)，监测系统包括pH计(7)和溶解氧仪(8)；水槽(1)底部设有循环泵(9)，循环泵(9)通过连通管(10)与冷水机(2)的入水口连接，冷水机(2)的出水口接出水管(11)，出水管(11)通向水槽(1)；氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)置于水槽(1)内，搅拌器(3)位于水槽(1)外侧，搅拌器(3)的搅拌桨深入至氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)中；曝气泵(4)的曝气头固定在氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)内；pH计(7)和溶解氧仪(8)固定在氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)内。
所述的低温硝化细菌富集培养装置，所述水槽(1)上设置外盖；所述水槽(1)及其外盖均由不透光材料制成，或者由有机玻璃黏贴不透光的纸制成。
所述的低温硝化细菌富集培养装置，所述水槽(1)容积为150L；所述氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)的容积均为5L。
使用本实用新型装置时，通过向培养容器中投加铵盐或亚硝酸盐，创造出一个适合低温硝化细菌生长的环境，实现低温硝化细菌的富集培养。具体包括如下步骤：
1、水槽内注入自来水，控制水位略低于培养容器；启动循环泵和冷水机，实现自来水的冷却，控制温度在16～18℃。
2、向培养容器中加入5％-10％(V：V)泥沙、泥土或者活性污泥作为硝化细菌的种子和附着载体，然后加入适量硝化细菌培养液。氨氧化细菌培养液由磷酸二氢钠0.25g、硫酸锰0.01g、磷酸氢二钾0.75g、硫酸镁0.03g、碳酸钙5g溶解于1000mL蒸馏水中配置而成；亚硝酸盐氧化细菌培养溶液由硫酸镁0.03g、硫酸锰0.01g、磷酸氢二钾0.75g、碳酸钠1g、磷酸二氢钾0.25g、碳酸钙1g溶解于1000mL蒸馏水中配置而成。
3、如果要培养氨氧化细菌，则向培养容器中加入铵盐试剂，铵盐试剂为氯化铵、硫酸铵或碳酸铵，使氨氮含量为20mg/L；如果培养亚硝酸盐氧化细菌，向培养容器中加入亚硝酸盐试剂，亚硝酸盐试剂为亚硝酸钠或亚硝酸钾，使亚硝酸盐氮含量为20mg／L；
4、将培养容器放入水槽中，启动搅拌器，控制适宜的搅拌器转速，使硝化细菌种子和营养液充分混合均匀；
5、开启pH计和溶解氧仪，监测培养容器内pH和溶解氧变化。培养初期调整氨氧化细菌培养容器和亚硝酸盐氧化细菌培养容器中pH为7.5～8.0，由于氨氮转化为亚硝酸盐的过程中会产酸，培养过程中需要向氨氧化细菌培养容器中加碱，碱采用碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液。培养过程中，随着硝化细菌数量增加，会导致培养装置中溶解氧发生变化，通过改变曝气量控制氨氧化细菌培养容器溶解氧为4.5～5.5mg/L，控制亚硝酸盐氧化细菌培养容器溶解氧为2.5～3.5mg/L；
6、定期检测培养装置中氨氮和亚硝酸盐氮含量，当其检测不出时再分别补充至20mg／L。当培养容器中硝化能力较强时，可适当调整补充量至50mg／L。如此即可富集培养较高数量的低温硝化细菌。
此实用新型装置充分考虑了低温硝化细菌的特点，结构简单，性能稳定，同时还具有指标监测功能，可用于低温硝化细菌的小规模富集培养及培养过程研究。
附图说明
图1为本实用新型装置的主体结构原理示意图；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
本实施例在低温硝化细菌富集培养装置中完成，用于培养出海水低温硝化细菌，对改善水产养殖系统具有非常重要的意义。
参考图1，本实施例的低温硝化细菌富集培养装置包括冷却系统、培养系统和监测系统；冷却系统包括水槽1、循环泵9和冷水机2，培养系统包括搅拌器3、曝气泵4、氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6，监测系统包括pH计7和溶解氧仪8。水槽1底部设有循环泵9，循环泵9通过连通管10与冷水机2的入水口连接，冷水机2的出水口接出水管11，出水管11通向水槽1，水槽1中自来水水位略低于氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6水位；氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6置于水槽1内，搅拌器3位于水槽1外侧，搅拌器3的搅拌桨深入至氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中；曝气泵4的曝气头固定在氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内用来维持培养系统溶解氧。此外，氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内还固定有pH计7和溶解氧仪8，用于监测系统pH和溶解氧变化。水槽1上设置外盖用来避光和避免水分蒸发。水槽1及其外盖由不透光材料制成，或者由有机玻璃黏贴纸以达到避光效果。
所述水槽1容积为150L；氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6的容积为5L。
培养方法具体包括如下步骤：
1、分别向氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中加入细沙(或者泥沙、泥土或者活性污泥)，细沙的高度不超过氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6高度的1／3(以培养容器体积的5％-10％为宜)，然后向氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中加入人工灭菌海水，再分别向氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中加入5mL氨氧化细菌培养液和5mL亚硝酸盐氧化细菌培养液。氨氧化细菌培养液由磷酸二氢钠0.25g、硫酸锰0.01g、磷酸氢二钾0.75g、硫酸镁0.03g、碳酸钙5g溶解于1000mL蒸馏水中配制而成；亚硝酸盐氧化细菌培养液由硫酸镁0.03g、硫酸锰0.01g、磷酸氢二钾0.75g、碳酸钠1g、磷酸二氢钾0.25g、碳酸钙1g溶解于1000mL蒸馏水中配制而成。
2、水槽1里加入自来水，自来水水位略低于氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内水位。启动循环泵9和冷水机2，实现自来水的冷却，控制水槽1内水温为16～18℃；
3、启动搅拌器3，使氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内的菌液混合均匀；
4、向氨氧化细菌培养容器5中加入氯化铵，使氨氮含量为20mg/L；向亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中加入亚硝酸钠，使亚硝酸盐氮含量为20mg/L；
5、开启pH计7和溶解氧仪8，实时监测氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内pH和溶解氧的变化。培养初期调整氨氧化细菌培养容器5和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中pH为7.5～8.0，但由于氨氮转化为亚硝酸盐氮的过程中会产酸，故培养过程中需要向氨氧化细菌培养容器5中加碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液，控制pH为7.5～8.0。培养过程中，随着硝化细菌数量的增加，会导致氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中溶解氧发生变化，通过改变曝气泵4的曝气量控制氨氧化细菌培养容器5的溶解氧为4.5～5.5mg／L，控制亚硝酸盐氧化细菌培养容器6的溶解氧为2.5～3.5mg/L；
6、定期检测氨氧化细菌培养容器5内氨氮含量和亚硝酸盐氧化细菌培养容器6内的亚硝酸盐氮含量，当其检测不出时再分别补充至20mg/L。当氨氧化细菌培养容器5、亚硝酸盐氧化细菌培养容器6中硝化能力较强时，可适当调整补充量至50mg／L。当其检测不出时即可富集培养出较高数量的海水低温硝化细菌。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种低温硝化细菌富集培养装置，其特征在于，包括冷却系统、培养系统和监测系统；冷却系统包括水槽(1)、循环泵(9)和冷水机(2)，培养系统包括搅拌器(3)、曝气泵(4)、氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)，监测系统包括pH计(7)和溶解氧仪(8)；水槽(1)底部设有循环泵(9)，循环泵(9)通过连通管(10)与冷水机(2)的入水口连接，冷水机(2)的出水口接出水管(11)，出水管(11)通向水槽(1)；氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)置于水槽(1)内，搅拌器(3)位于水槽(1)外侧，搅拌器(3)的搅拌桨深入至氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)中；曝气泵(4)的曝气头固定在氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)内；pH计(7)和溶解氧仪(8)固定在氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)内。
2.根据权利要求1所述的低温硝化细菌富集培养装置，其特征在于，所述水槽(1)上设置外盖；所述水槽(1)及其外盖均由不透光材料制成，或者由有机玻璃黏贴不透光的纸制成。
3.根据权利要求1所述的低温硝化细菌富集培养装置，其特征在于，所述水槽(1)容积为150L；所述氨氧化细菌培养容器(5)和亚硝酸盐氧化细菌培养容器(6)的容积均为5L。
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2013
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