一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法技术

来源:实用热处理手册作者:李书常

一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法属于低氨氮污废水处理与再生领域。在六联反应器内,以碱度为主要影响因素,研究不同alkalinity/NH4+-N条件下AOB和Anammox菌活性的变化,以氨氧化速率作为菌群活性的表征。在初始alkalinity/NH4+-N=4.1时,氨氮能在较短的时间内消耗完全,氨氧化速率较高即AOB和Anammox菌活性较高;alkalinity/NH4+-N<1.6时,氨氧化速率随比值增大而增大即AOB和Anammox菌活性随比值增大而变高;alkalinity/NH4+-N>7.5时,氨氧化速率随比值增大而减少,可见超过较适宜碱度范围会抑制反应进行,且随着碱度量增大抑制作用更明显,即AOB和Anammox菌活性随比值增大而降低。为CANON工艺的更深层研究提供了一定的技术参考。

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1 技术实现步骤摘要

一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法
本专利技术属于低氨氮污废水处理与再生领域。具体涉及解决低氨氮不同碱度条件下全程自养脱氮工艺菌群活性变化问题。
技术介绍
水资源问题是制约社会发展的重要因素。我国水资源总量丰富,但人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的28%。由于工、农业污水不合理排放的日益加剧,造成了有限的水资源质量恶化,同时水资源浪费的现象日益严重,使得原本就不充足的淡水资源变得越发珍贵。在污水中,氮素污染是水体污染的重要因素之一,城市生活污水,工业废水,养殖废水,垃圾渗滤液中均存在氮素污染问题。水体中的氮素来源是多途径的,主要由城市生活污水、工业废水、农业废水三方面引入。城市生活污水氮素有浓度偏低的特点,工业废水则浓度不一存在较多的高氨氮废水,农业废水中普遍有机氮含量较高。氮素污染的主要危害有:⑴给饮用水安全带来威胁;(2)对鱼类等水体动物带来危害;⑶造成水体富营养化,使水生态系统恶性循环;⑷增大水处理难度和成本。环保部《2012年中国环境状况公报》显示,2012年,全国排放废水中氨氮排放量为253.6万吨。“十二五”规划也明确将氨氮和氮氧化物作为主要污染物控制种类。因此,污水氮素深度处理工艺的研究意义重大。在诸多氨氮废水处理工艺中,CANON(completelyautotrophic nitrogen removalover nitrite)工艺以其独特的脱氮方式成为目前研究的热点。1999年,Third等首先提出了 CANON工艺,即单级全程生物膜自养氨氧化工艺。在这一新型脱氮工艺中,氨氧化细菌AOB与Anammox菌在同一个反应器中共存,二者协同作用,位于填料或污泥絮体外层的Α0Β,以氧气作电子受体,将NH/-N氧化为NO2--N ;通过传质作用,位于填料或污泥絮体内层的Anammox菌,以亚硝酸细菌产生的Ν02__Ν作电子受体,与剩余的NH4+_N共同转化为N2而释出,并产生少量的Ν03_-Ν。由此可见,CANON工艺效率的高低可以由AOB和Anammox菌活性的高低反映出来。碱度是AOB和Anammox菌的无机碳源,也起到了缓冲的作用,是CANON工艺的重要影响因素,因此定量研究碱度含量对菌群活性的影响对CANON工艺的更深层研究有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法。为达到上述技术效果,本专利技术的技术方案是这样实现的:本专利技术采用六联反应器,以曝气提供上升流速和水力剪切力,使反应器混合均匀。具体操作如下:一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法,采用六联反应器运行,其特征在于:包括如下步骤:I)反应器搭建:试验采用六联反应器,六联烧杯内置入微孔曝气装置;2)接种种泥:反应器中的种泥来自高温、高氨氮条件下培养的全程自养脱氮CANON生物滤柱的反冲洗污泥,污泥浓度为5-7g.L-1 ;3)反应器运行方法为:每个周期包括进水、反应、沉淀、排水、闲置五个阶段。第I阶段:进水,采用人工模拟配水,控制进水氨氮质量浓度50-80mg.L-1,磷酸盐质量浓度为l-3mg.ΙΛ进水不同在于六个烧杯碱度质量浓度不同,即碱度alkalinity与NH4+_N的质量浓度比值不同,alkalinity/NH4+-N 分别为 1#0.7-0.9、2#1.4-1.8、3#3.8-4.5、4#7.2-7.8、5#11-12、6#16-17 ;第II阶段:反应,室温条件下,初始进水pH为7.9-8.1,溶解氧浓度为0.2-0.3mg.L_\使得每个烧杯中氨氮完全去除;第III阶段:沉淀,沉淀时间为10_20min ;第IV阶段:排水,换水比50%,反复加入自来水洗泥3-5次,保证下次进水的准确;第V阶段:闲置,闲置时间5-10h,闲置后循环进行下一周期。为保证数据真实可靠,每个试验分别进行三组有效平行试验。4)菌群活性表示方法:反应器内只存在好氧氨氧化菌AOB和厌氧氨氧化菌Anammox,以好氧氨氧化速率定量表征AOB活性,好氧氨氧化速率指单位时间单位体积混合液中好氧氨氧化菌消耗的氨氮质量,即AOB在单位时间利用单位体积混合液中的氨氮生成亚硝酸盐氮的质量;以厌氧氨氧化速率定量表征Anammox菌活性,厌氧氨氧化速率指单位时间单位体积混合液中厌氧氨氧化菌消耗的亚硝酸盐氮质量。本专利技术具有以下有益效果:I)本专利技术提供了一种可行的定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法;2)确立了较为详尽的碱度控制模式,发现在该试验条件下较为适合的碱度控制范围;3)提出了新的以氨氧化速率表征AOB和Anammox菌活性的方法。【专利附图】【附图说明】:图1是本专利技术采用的六联装置示意图。图2是采用本专利技术方法的反应器不同alkalinity/NH4+_N条件下氨氧化速率的变化。图3是采用本专利技术方法的反应器不同alkalinity/NH4+_N条件下总氮的变化。图4是采用本专利技术方法的反应器不同alkalinity/NH4+_N条件下周期内总氮去除速率的变化。【具体实施方式】以下结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步描述,但本专利技术的保护范围并不局限于此。本专利技术反应器接种污泥来自高温、高氨氮条件下培养的全程自养脱氮CANON生物滤柱的反冲洗污泥,为试验的进行提供了保障。 AOB活性用好氧氨氧化速率定量表征,好氧氨氧化速率指单位时间单位体积混合液中好氧氨氧化菌消耗的氨氮质量,即AOB在单位时间利用单位体积混合液中的氨氮生成亚硝酸盐氮的质量;Anammox菌活性用厌氧氨氧化速率定量表征,厌氧氨氧化速率指单位时间单位体积混合液中厌氧氨氧化菌消耗的亚硝酸盐氮质量。计算公式如下:本文档来自技高网
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2 技术保护点

3 技术保护范围摘要

1.一种定量测定全程自养脱氮工艺菌群活性的方法,采用六联反应器运行,其特征在于:包括如下步骤: 1)反应器搭建:试验采用六联反应器,六联烧杯内置入微孔曝气装置; 2)接种种泥:反应器中的种泥来自高温、高氨氮条件下培养的全程自养脱氮CANON生物滤柱的反冲洗污泥,污泥浓度为5-7g.L—1 ; 3)反应器运行方法为:每个周期包括进水、反应、沉淀、排水、闲置五个阶段;第I阶段:进水,采用人工模拟配水,控制进水氨氮质量浓度50-80mg.L-1,磷酸盐质量浓度为l-3mg.L-1进水不同在于六个烧杯碱度质量浓度不同,即碱度alkalinity与NH4+_N的质量浓度比值不同,alkalinity/NH4+-N 分别为 1#0.7-0.9、2#1.4-1.8、3#3.8-4.5、4#7.2-7.8、5#11-...

4 专利技术属性

发明(设计)人:李冬,苏庆岭,吴青,梁瑜海,曾辉平,张杰,
申请(专利权)人:北京工业大学,
专利类型:发明
专利号:201410084236
国别省市:

5 专利技术项目评估

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