專利名稱：一種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及廢水生物處理技術領域，特別涉及ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置。
背景技術：
1990年,荷蘭Delft技術大學Kluyver生物技術實驗室開發出厭氧氨氧化工藝，即在厭氧條件下，微生物直接以NH4+做電子供體，以N02_為電子受體，將NH4+或N02_轉變成N2的生物氧化過程。由于厭氧氨氧化過程是利用自養型微生物完成的，因此不需要另加COD來支持反硝化作用，與常規脫氮エ藝相比可節約100%的碳源。而且，如果把厭氧氨氧化過程與ー個前置的硝化過程結合在一起，那么硝化過程只需要將部分NH4+氧化為NO2--N,這樣的短程硝化可比全程硝化節省62. 5%的供氧量和50%的耗堿量。Sharon-Anammox (亞 硝化ー厭氧氨氧化)エ藝被用于處理厭氧硝化污泥分離液并首次應用于荷蘭鹿特丹的Dokhaven污水處理廠。由于剩余污泥濃縮后再進行厭氧消化，污泥分離液中的氨濃度很高(約1200 2000mg/L),因此,該污水處理廠米用了 Sharon-Anammoxエ藝，并取得了良好的氨氮去除效果。厭氧氨氧化菌(anaerobicammonium oxidation,簡稱 Anammox 菌)是一類細菌，屬于浮霉菌門，包括(Candidatus Brocadia)、(Candidatus Kuenenia)和，Candidatus"Anammoxoglobus〃，Candidatus〃Jettenia〃，(Candidatus Scalindua)屬。它們至今未能成功分離得到純菌株，因此尚未獲得正式命名和分類。但是，在實際工程應用中，它們可以在缺氧環境中，將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣NH/+NCV — N2+2H20, AG=_357kJ mo I在厭氧氨氧化過程中，羥胺和肼為代謝過程的中間體。和其它浮霉菌門細菌ー樣，厭氧氨氧化菌也具有細胞內膜結構，其中，進行氨厭氧氧化的囊稱作厭氧氨氧化體(anammoxozome)，小分子且有毒的肼在此厭氧氨氧化體內生成。厭氧氨氧化體的膜脂具有特殊的梯烷(Iadderane)結構，可阻止肼外泄，從而充分利用化學能以避免肼毒害細胞。厭氧氨氧化菌族降解污水中氨氮的反應通常對外界條件(pH值、溫度、溶解氧等)的要求比較苛刻，但由于這種反應不需要氧氣和有機物的參與，因此對其研究和エ藝的開發具有可持續發展的意義。厭氧氨氧化菌族目前在商業領域被用于高氨氮、低碳源的污水浄化，因為它能夠低能耗地分解水中的氨。對全球氮循環具有重要意義，也是污水處理中重要的細菌。目前，工程應用上Anammox菌群的培養難度較大，Anammox菌的生長速度緩慢,倍增時間長，一般自然條件下培養需要200d IOOOd或更長時間才能使用。因此，采用人工強化措施在短期內培養Anammox菌群，使其迅速形成優勢菌群在工程應用上意義重大。

發明內容
本發明目的在于提供ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，以解決現有技術中工程應用上Anammox菌群的培養難度較大，Anammox菌的生長速度緩慢,倍增時間長，一般自然條件下培養需要200d IOOOd或更長時間才能使用的技術性問題。本發明目的通過以下技術方案實現ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應器、內壓管式超濾膜、進水控制裝置、PH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調節裝置和電控自動恒溫裝置，其中，厭氧反應器，用于培養厭氧氨氧化微生物菌群；內壓管式超濾膜，用于控制出水和提供水力攪拌；進水控制裝置，用于去除進水中的氧并控制厭氧反應器的進水；
pH自動調節裝置，用于自動調節厭氧反應器內的pH值，使厭氧反應器內的pH值維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍；平衡藥劑補充裝置，用于補充提供進水中氨氮氧化所需的電子供體不足，主要采用亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右；氣壓調節裝置，用于調節厭氧反應器上方的空氣壓力，并確保進入厭氧反應器中的空氣無氧；電控自動恒溫裝置，用于調節厭氧反應器內的溫度，使厭氧反應器內的溫度維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍；所述厭氧反應器設置在所述電控自動恒溫裝置內，所述厭氧反應器分別與內壓管式超濾膜、PH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調節裝置連接。優選地，所述厭氧反應器的中部位置設有吸水管，所述厭氧反應器的底部位置設有穿孔管，所述吸水管與所述內壓管式超濾膜的進水口連接，所述穿孔管與所述內壓管式超濾膜的出水ロ連接。優選地，所述穿孔管側面設有若干通孔。優選地，所述電控自動恒溫裝置包括水浴內夾層，所述水浴內夾層套設在所述厭氧反應器外側。優選地，還包括保溫層，所述水浴內夾層和所述厭氧反應器密封在所述保溫層內。優選地，所述氣壓調節裝置包括設置在所述厭氧反應器的頂部的除氧水封裝置和單向導出氣體裝置，所述除氧水封裝置的出氣管與所述厭氧反應器連接，所述單向導出氣體裝置的入氣ロ與所述厭氧反應器連接。優選地，所述除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，所述除氧水封裝置中設有進氣管和所述出氣管。優選地，所述進水控制裝置包括進水生物預除氧調節罐，所述進水生物預除氧調節罐的出水ロ與所述厭氧反應器連接。優選地，所述pH自動調節裝置中的pH調節劑為重碳酸鹽。優選地，所述平衡藥劑補充裝置根據進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右。與現有技術相比，本發明有以下優點I、本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速増殖的環境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度；2、厭氧反應器采用外置內壓管式超濾膜錯流(crossflow)運行控制出水，不僅控制流失，并可以利用錯流循環混合液提供厭氧系統水力攪拌，整個運行環節出水量可以調控，且沒有任何其它含氧氣體混入；同吋，由于厭氧反應器內部沒有機械設備，使得系統的維護成本較低，管理方便。3、在厭氧反應器周邊及底部設置水浴內夾層，并在整個反應系統的外部采用絕熱材料保溫層密封，能夠更好地保持溫度的穩定；4、采用進水生物預除氧調節罐除掉進水中的氧，調節罐為頂部設排氣裝置的密封罐體，按照進水流量計算水力停留時間為30min 60min之間，利用廢水中殘留好氧菌群將進水中的微量溶解氧消耗殆盡；并在制備調節藥劑時采用除氧水密閉配置措施，控制進水基本無溶解氧(溶解氧含量低于0. lmg/L)；5、在厭氧反應器頂部設有除氧水封裝置和單向導出氣體裝置，確保反應器內部氣 體層無氧；在自動控制進出水條件下，系統上部空間基本變化不大，主要是反應器產生的N2和少量惰性氣體需要及時導出，因此，除氧水封裝置的藥劑耗量很小，僅需要定期檢查更換除氧亞硫酸鈉(sodium sulfite)溶液即可；6、采用重碳酸鹽作為pH調節劑，通過自動控制投加，使厭氧反應器內pH值可以控制在適宜范圍。7、對于前置進水中的氨離子(NH4+)與亞硝酸根(NOf)比例要求不高，通過平衡藥劑補充裝置，根據進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右適宜范圍。


圖I為本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，詳細說明本發明。請參閱圖1，本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應器I、內壓管式超濾膜4、進水控制裝置7、pH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調節裝置和電控自動恒溫裝置，厭氧反應器I設置在電控自動恒溫裝置內，厭氧反應器I分別與內壓管式超濾膜4、pH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置7和氣壓調節裝置連接。厭氧反應器I的中部位置設有吸水管11，厭氧反應器I的底部位置設有穿孔管12，吸水管11從厭氧反應器伸出后與內壓管式超濾膜4的進水口連接，穿孔管12從厭氧反應器伸出后與內壓管式超濾膜4的出水ロ連接，穿孔管12的側面設有若干通孔。利用錯流循環從底部穿孔管12噴射對厭氧反應器內進行水力攪拌。攪拌主要有兩個作用，一個是利用高速水流和水泵葉輪剪切作用將Anammox菌群分散，打開菌體與水的接觸表面，使微生物處理的表面傳質效率最高；另ー個作用是對裝置內部混合液進行充分攪拌，強化對流傳質。由于厭氧反應器內部沒有機械設備，使得系統的維護成本較低，管理方便。電控自動恒溫裝置包括水浴內夾層2，水浴內夾層2套設在厭氧反應器I外側。水浴內夾層2與外部的水流管路形成水路循環，外部的水流管路上設有加熱器。本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置還包括保溫層3，水浴內夾層2和厭氧反應器I密封在保溫層3內。保溫層3采用絕熱材料制成。本發明通過水浴內夾層和保溫層可使得厭氧反應器內部的溫度能更穩定地保持在適宜的范圍內。氣壓調節裝置包括設置在厭氧反應器的頂部的除氧水封裝置5和單向導出氣體裝置6，除氧水封裝置5用于給厭氧反應 器補充氣體，單向導出氣體裝置6用于將厭氧反應器產生的N2和少量惰性氣體及時導出。除氧水封裝置的出氣管與厭氧反應器連接，單向導出氣體裝置的入氣ロ與厭氧反應器連接。除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，除氧水封裝置中設有進氣管和出氣管。在自動控制進出水條件下，系統上部空間基本變化不大，主要是反應器產生的N2和少量惰性氣體需要及時導出，因此，除氧水封裝置的藥劑耗量很小，僅需要定期檢查更換除氧亞硫酸鈉(sodium sulfite)溶液即可。進水控制裝置7包括進水生物預除氧調節罐，進水生物預除氧調節罐的出水ロ與厭氧反應器I連接。采用進水生物預除氧調節罐去除進水中的氧，調節罐為頂部設排氣裝置的密封罐體，按照進水流量計算水力停留時間為30min 60min之間，利用廢水中殘留好氧菌群將進水中的微量溶解氧消耗殆盡；并在制備調節藥劑時采用除氧水密閉配置措施，控制進水基本無溶解氧(溶解氧含量低于0. lmg/L)。本發明的pH自動調節裝置，用于自動調節厭氧反應器內的pH值，pH自動調節裝置中的PH調節劑為重碳酸鹽。采用重碳酸鹽作為pH調節劑，通過自動控制投加，使厭氧反應器內PH值可以控制在適宜范圍，并且，通過重碳酸鹽調節pH值，可使得pH值范圍更穩定，變化不大。本發明的平衡藥劑補充裝置，可根據進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，通過計量投加泵聯動，自動實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右，提供厭氧氨氧化微生物菌群快速繁殖所需要的平衡營養供給條件。使用時，先將污水處理廠的厭氧污泥或垃圾填埋場調節池的中下層滲浙液作為接種母液放入厭氧反應器；然后將進水生物預除氧調節罐處理后的除氧水通入厭氧反應器，使液位升至厭氧反應器的有效液位；再用PH自動調節裝置將厭氧反應器內反應液的pH值調至7. 5-8 ;再用電控自動恒溫裝置將水浴內夾層中水浴的溫度調至38°C ;啟動內壓管式超濾膜控制出水，同時對厭氧反應器的反應液起到攪拌作用；厭氧反應器產生的N2和少量惰性氣體從單向導出氣體裝置導出，將空氣通入除氧水封裝置中，經除氧后的空氣進入到厭氧反應器以起到調節壓力的作用；通過進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，利用計量投加泵聯動，自動實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右，提供厭氧氨氧化微生物菌群快速繁殖所需要的平衡營養供給條件。本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速增殖的環境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
權利要求
1.ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在于，包括厭氧反應器、內壓管式超濾膜、進水控制裝置、PH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調節裝置和電控自動恒溫裝置，其中， 厭氧反應器，用于培養厭氧氨氧化微生物菌群； 內壓管式超濾膜，用于控制出水和提供水力攪拌； 進水控制裝置，用于去除進水中的氧并控制厭氧反應器的進水； PH自動調節裝置，用于自動調節厭氧反應器內的pH值，使厭氧反應器內的pH值維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍； 平衡藥劑補充裝置，用于補充提供進水中氨氮氧化所需的電子供體不足，主要采用亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當量比例保持I : I左右； 氣壓調節裝置，用于調節厭氧反應器上方的空氣壓力，并確保進入厭氧反應器中的空氣無氧； 電控自動恒溫裝置，用于調節厭氧反應器內的溫度，使厭氧反應器內的溫度維持在適宜厭氧氨氧化微生物菌群繁殖的范圍； 所述厭氧反應器設置在所述電控自動恒溫裝置內，所述厭氧反應器分別與內壓管式超濾膜、PH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調節裝置連接。
2.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述厭氧反應器的中部位置設有吸水管，所述厭氧反應器的底部位置設有穿孔管，所述吸水管與所述內壓管式超濾膜的進水口連接，所述穿孔管與所述內壓管式超濾膜的出水ロ連接。
3.如權利要求2所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述穿孔管側面設有若干通孔。
4.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述電控自動恒溫裝置包括水浴內夾層，所述水浴內夾層套設在所述厭氧反應器外側。
5.如權利要求4所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，還包括保溫層，所述水浴內夾層和所述厭氧反應器密封在所述保溫層內。
6.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述氣壓調節裝置包括設置在所述厭氧反應器的頂部的除氧水封裝置和單向導出氣體裝置，所述除氧水封裝置的出氣管與所述厭氧反應器連接，所述單向導出氣體裝置的入氣ロ與所述厭氧反應器連接。
7.如權利要求6所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述除氧水封裝置中的除氧劑為亞硫酸鈉溶液，所述除氧水封裝置中設有進氣管和所述出氣管。
8.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述進水控制裝置包括進水生物預除氧調節罐，所述進水生物預除氧調節罐的出水ロ與所述厭氧反應器連接。
9.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述PH自動調節裝置中的pH調節劑為重碳酸鹽。
10.如權利要求I所述的ー種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，其特征在干，所述平衡藥劑補充裝置根據進水在線氨氮檢測提供的實時氨氮含量和亞硝氮含量，實時補充亞硝酸鹽，使厭氧反應器中氨離子(NH4+)與亞硝酸根(N02_)的當 量比例保持I : I左右。
全文摘要
本發明涉及廢水生物處理技術領域，特別涉及一種快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置。本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置，包括厭氧反應器、內壓管式超濾膜、進水控制裝置、pH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、氣壓調節裝置和電控自動恒溫裝置，所述厭氧反應器設置在所述電控自動恒溫裝置內，所述厭氧反應器分別與內壓管式超濾膜、pH自動調節裝置、平衡藥劑補充裝置、進水控制裝置和氣壓調節裝置連接。與現有技術相比，本發明的快速篩選培養厭氧氨氧化微生物菌群裝置能提供使Anammox菌快速增殖的環境，從而縮短倍增時間，提高Anammox菌的生長速度。
文檔編號C12R1/01GK102864068SQ201210331229
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者曹達文, 戴曉虎, 張東曙, 張靜晨, 王小存, 薛勇剛 申請人:上海同濟環境工程科技有限公司