申请日2010.10.12
公开(公告)日2012.05.09
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种提高处理氨氮污水颗粒污泥驯化效率的方法，选择具有脱氮能力的活化颗粒污泥，对活化颗粒污泥进行颗粒结构降解，在诱导驯化后收集污泥进行颗粒重构，颗粒重构得到的颗粒污泥用含氨氮废水进行适应性筛选驯化。与现有方法相比，本发明方法驯化强度更大、效果更明显、效率更高。在驯化过程中充分考虑到了颗粒污泥的结构特点，有目的的加入了脱颗粒结构和颗粒重构两个环节，使诱变剂作用更加充分，同时应用诱导和原生质融合两种方法，提高了重组概率，增加了驯化强度，使驯化效果更加明显。
翻译权利要求书
1.一种提高处理氨氮污水颗粒污泥驯化效率的方法，其特征在于包括如 下内容：选择具有脱氨氮能力的活化颗粒污泥，对活化颗粒污泥进行颗粒结构 降解，在诱导驯化后收集污泥进行颗粒重构，颗粒重构得到的颗粒污泥用含氨 氮废水进行适应性筛选驯化。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：具有脱氨氮能力的活化颗 粒污泥中含有脱氨氮功能的微生物菌群。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：活化颗粒污泥的颗粒结构 降解采用提高培养体系“NH3-N”浓度引发颗粒结构降解的方法，“NH3-N”浓 度一般≥300mg/L，溶氧≥1mg/L，培养2h～6h。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：活化颗粒污泥的颗粒结构 降解采用超声振荡方法将颗粒污泥进行结构降解，超声波频率为25KHz～ 40KHz，超声功率密度为100W/L～400W/L，时间为3min～15min。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：颗粒结构降解后的诱导驯 化采用物理诱导驯化或化学诱导驯化。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：在诱导驯化之后，增加原 生质融合过程。
7.按照权利要求5或6所述的方法，其特征在于：在诱导阶段保持微氧 环境，以兼顾硝化菌群与反硝化菌群对氧的耐受。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：诱导驯化后的收集污泥采 用离心收集方法或过滤收集方法。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：诱导驯化后污泥的颗粒重 构方法如下：诱导驯化后收集的污泥添加到培养液中，使污泥浓度为5g/L ～50g/L，培养液中添加CaO或CaCl2作为诱导核，使Ca2+浓度为200mg/L～1000 mg/L，控制碳氮比，尽量降低“NH3-N”浓度，COD浓度≤200mg/L，“NH3-N” 浓度≤30mg/L，颗粒重构阶段溶氧控制在微氧水平，溶氧≤1mg/L，颗粒重构 的时间为4h～16h。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：培养液中含有微量元素 Fe、Mg、Na和K。
说明书
提高处理氨氮污水颗粒污泥驯化效率的方法
技术领域
本发明涉及一种提高处理氨氮污水颗粒污泥驯化效率的方法。
背景技术
水是人类生存的基本保证，随着工业的发展，在不断获取经济效益的同时， 水体的富营养化已成为国内外密切关注的焦点。而氨氮的超标排放是造成水体 富营养化的主要原因之一。
生物硝化作用是自然界氮循环的重要环节之一。在治理水体富营养化方 面，可利用硝化作用开发硝化工艺，减少水体中氨含量，同时与反硝化作用联 合用于污水生物脱氮。国内在氨氮废水处理中使用较成熟的处理方法是生物脱 氨法，其原理包括好氧硝化和厌氧反硝化两个阶段，即通过硝化菌将废水中的 NH3-N转化为NO3-N，然后由反硝化菌将NO3-N最终转化为N2。其中硝化细 菌属于自养性细菌，包括两种完全不同的代谢群：亚硝酸菌属(nitrosomonas) 及硝酸菌属(nitrobacter)，分别在NH3-N转化为NO2-N阶段、NO2-N氧化为 NO3-N阶段起作用。
颗粒污泥技术是近年来应用比较广泛的生物法处理污水的技术，颗粒污泥 特有的颗粒形态，使它具有沉降性好、生物密度高、代谢活性强等优点，尤其 在处理氨氮废水方面，颗粒污泥在曝气的情况下，外部形成好氧区，内部形成 厌氧区，从而构造出外部进行好氧硝化、内部进行厌氧反硝化的微环境，达到 同步硝化-反硝化的目的。同时，通过曝气量的控制、培养基的优化等手段可 以将好氧硝化路线控制在NH3-N转化为NO2-N阶段，减少了NO2-N氧化为 NO3-N过程，从而使反硝化菌直接作用NO2-N，简化了同步硝化-反硝化工艺， 形成了短程硝化-反硝化路线。
在通过生物法进行氨氮废水处理过程中，硝化菌种的筛选、驯化、富集非 常重要，因此目前研究的热点集中在有关菌种筛选、纯化及驯化方面。中国专 利CN200610010587.X描述了一种污水处理工程菌菌株的筛选方法及筛选用培 养基，中国专利CN200710158374.6描述了一种筛选异养硝化菌的方法，用于 高氨氮工业废水处理过程，以解决传统废水生化处理过程中自养硝化菌生长缓 慢带来的高氨氮废水处理难的问题。由于生物法脱氨氮是一个由多菌种参与 的、呈现阶段性特征的生化过程，因此上述这些技术仅仅对过程中部分菌种进 行了筛选、纯化，对提高硝化水平的作用并不明显。中国专利200310111176.6 描述了一种在较短时间内，利用污水处理的自身工艺流程，驯化硝化菌和反硝 化菌，实现有效处理焦化污水的方法。这样的驯化方法对污水的水质要求比较 苛刻，如果所处理的污水水质与污泥最适生长环境差别较大，那么驯化效果不 会很好。中国专利200910135717.6描述了一种利用基因强化进行好氧颗粒污泥 功能定向构建与调控的新方法。该方法将携带可移动功能基因片段的微生物作 为供体菌，以半成熟或成熟的颗粒污泥作为受体菌，对供/受体菌进行系统外 杂交或系统内杂交，从而使好氧颗粒污泥中的微生物获得功能基因片段而产生 特殊功能。由于过程中诱导机制没有广普性，除了对特定受体菌有一定效果外， 这种定向构造的方法只能是细胞水平的，而不是基因水平，其结果改造的不是 受体细菌，而是活性颗粒污泥内部的细菌菌种构成。现有技术中，颗粒污泥的 驯化过程一般需要较长时间，因此，如何提高驯化效率是本领域需要解决的问 题。
发明内容
针对现有工艺的不足，本发明提供一种提高颗粒污泥的驯化效率的方法。
本发明提高处理氨氮污水颗粒污泥驯化效率的方法包括如下内容：选择具 有脱氨氮能力的活化颗粒污泥，对活化颗粒污泥进行颗粒结构降解，在诱导驯 化后收集污泥进行颗粒重构，颗粒重构得到的颗粒污泥用含氨氮废水进行适应 性筛选驯化。
本发明方法中，具有脱氨氮能力的活化颗粒污泥可以来自于任何污水生化 脱氨氮过程中得到的颗粒污泥，或其它污水生化处理过程的颗粒污泥在含氨氮 污水中驯化后得到，该活化颗粒污泥中具有脱氨氮功能的微生物菌群。
本发明方法中，活化颗粒污泥的颗粒结构降解采用提高培养体系“NH3-N” 浓度引发颗粒结构降解的方法，或者采用超声振荡方法将颗粒污泥进行结构降 解。采用提高培养体系“NH3-N”浓度引发颗粒结构降解的方法时，“NH3-N” 浓度一般≥300mg/L，如“NH3-N”浓度为300mg/L～1500mg/L，溶氧一般≥ 1mg/L，如溶氧为1mg/L～8mg/L，培养2h～6h，通过这种选择压力破坏颗粒 结构的方法，其根本原理是给颗粒外缘的好氧菌(主要是硝化菌)提供了一个 富养环境，从而使其快速增长，破坏了整个菌团的平衡，导致了颗粒结构的降 解。但该过程时间不宜过长，硝化菌的过度增殖必然会抑制核心区域厌氧菌的 生长(主要是反硝化菌)，不利于后期的颗粒重构。采用超声振荡方法将颗粒 污泥进行结构降解，超声波频率为25KHz～40KHz，超声功率密度为100W/L～ 400W/L(体积包括反应体系及水浴的体积)，时间为3min～15min。超声振 荡方法简单，但要注意过程中体系温度升高的问题，因此有必要将整个反应体 系置于水浴中进行，控制温度低于40℃，优选低于35℃。
本发明方法中，颗粒结构降解后的诱导驯化采用本领域常规的方法进行， 如物理诱导驯化或化学诱导驯化等方法，可以在诱导驯化之后，增加原生质融 合过程，在诱导阶段要保持微氧环境，以兼顾硝化菌群与反硝化菌群对氧的耐 受。诱导驯化后的收集污泥采用离心收集方法或过滤收集方法等。
本发明方法中，诱导驯化后污泥的颗粒重构方法如下：诱导驯化后收集的 污泥添加到培养液中，使污泥浓度为5g/L～50g/L，培养液中添加CaO或CaCl2作为诱导核，使Ca2+浓度为200mg/L～1000mg/L;控制碳氮比，尽量降低 “NH3-N”浓度，COD浓度≤200mg/L，“NH3-N”浓度≤30mg/L;颗粒重 构阶段溶氧控制在微氧水平，一般溶氧≤1mg/L，如溶氧在0.05mg/L～1mg/L; 颗粒重构的时间为4h～16h。颗粒重构的过程中最重要的是核形成阶段，厌氧 菌(主要是反硝化菌)要聚集在诱导核上，因此在该阶段要控制气量供给，在 该过程的初始阶段将溶氧控制在较低水平，一般为0.2mg/L，随着颗粒结构的 逐渐恢复，在后期可提高反应体系的溶氧，但应控制溶氧，使其不超过1mg/L。
本发明方法中，对重构颗粒污泥的筛选驯化方法主要应用特征水质，逐步 提升强度，以“NH3-N”的脱除效率作为指标，具体过程和条件为本领域技术 人员熟知的内容。
本发明方法中，针对颗粒污泥具有较密实的颗粒结构，内部厌氧菌群不易 暴露的特征，在诱导驯化之前采用超声振荡破坏颗粒结构，或提高培养体系 “NH3-N”浓度引发颗粒结构自降解，从而使组成颗粒污泥的各菌属充分分散 到驯化体系中，提高了诱导机率，进而提高了驯化效率。
本发明方法克服了传统驯化方式中对污水水质要求过于苛刻、对极端水质 得不到较好效果的弊端，同时在驯化过程中诱变的对象为参与硝化-反硝化过 程的一系列菌群，而不是一般驯化方法所针对的一种细菌，这样可以提升整个 系统的生化脱氨氮效率，提高颗粒污泥的整体硝化能力。本方法结合颗粒污泥 的结构特征，通过诱变机制，在分子水平上对颗粒污泥进行驯化、改造，从而 为整体优化活性污泥生物效能、增强颗粒污泥对极端水质耐受能力等方面提供 了借鉴及参考。
与传统方法相比，本发明方法驯化强度更大、效果更明显、效率更高。在 驯化过程中充分考虑到了颗粒污泥的结构特点，有目的的加入了脱颗粒结构和 颗粒重构两个环节，使诱变剂作用更加充分;同时应用诱导和原生质融合两种 方法，提高了重组概率，增加了驯化强度，使驯化效果更加明显。