一种高效硝化菌活性污泥富集方法及设备与流程

本发明涉及环境微生物，尤其涉及的是一种高效硝化菌活性污泥富集方法及设备。

背景技术：

1、硝化菌是一类具有硝化作用的自养化能细菌，包括亚硝酸盐菌(aob)和硝酸盐菌(nob)两个生理菌群，硝化菌世代周期长、对溶解氧、水温、有毒物质敏感。在常见的污水处理系统的活性污泥中含量较低，但在脱氮过程起着至关重要的作用，脱氮过程中没有硝化过程就无法进行反硝化脱氮，因此硝化能力强弱直接关系到污水厂能否正常运行和能否出水达标。目前，大部分污水处理厂通过沿长污泥龄(srt)来维持硝化菌的生长和繁殖，但srt的延长，势必会导致曝气池和二沉池的池容扩大，增加基建费用。此外，工业废水具有成分复杂、含难降解污染物多、毒性大等特点，工业废水的冲击会使硝化菌的硝化活性将受到抑制，导致污泥性状变差，出水氨氮浓度升高。污水系统硝化功能崩溃后，需从其他生化处理单元投加新的活性污泥，时间长、工作量大，而通过投加富集的硝化菌进行生物强化可以有效解决上述问题，可以减轻崩溃后的硝化系统对污水处理系统正常运行的影响。此外硝化菌富集技术已经成功应用于污水处理系统崩溃和低温的快速启动的工程以及水产养殖的应用中，硝化菌富集技术逐渐成为水处理方向和水产养殖方向的研究热点，因此对硝化菌富集技术的研究显得十分重要。

2、而研究表明硝化菌富集技术可以用于预防和解决这些问题，但目前硝化菌富集技术不够成熟，没有形成产业化，存在运营成本较高、影响因素较多等问题。所以，如何开发出工艺简单、成本较低的规模化生产技术会成为污水处理方向的研究热点。

3、目前硝化菌富集技术有纯菌扩大培养法、活性污泥富集法、载体固定法。

4、纯菌扩大培养法是利用生物分离提取技术，首先获得硝化菌纯菌株，然后依据硝化菌的生物学特征以及营养生理特点，在硝化菌最适宜的生长环境条件下进行纯化培养。纯菌扩大培养法主要优点为：纯度高，浓度高、培养周期短(10-20天)、在短时间内可以实现硝化菌的高密度培养、对污染物具有较强的特定性，在扩大培养过程中，以目标污染物为唯一的氮源，经过反复的筛选和训化后，可以达到高效降解目标污染物的目的。缺点为：工序较多，操作复杂、菌种单一，在实际投加应用中对新环境的适应能力较弱，与土著微生物竞争过程中表现出不相容性，可能被逐渐取代、富集成本较高。目前国内纯菌扩大培养法的研究相对较少，主要应用于处理特定目标污染物或能适应特定条件的硝化菌以及水产养殖等方面的研究。

5、活性污泥富集法是以活性污泥中的硝化菌为富集菌种，在不同的污水处理工艺如序批式活性污泥法(sbr)、厌氧好氧法(a/o)、周期循环活性污泥法(cass)、膜生物反应器(mbr)等运行条件下，通过控制硝化菌生长环境中的ph、温度、溶解氧(do)、营养物质等条件，逐渐提高进水的基质负荷来刺激硝化菌的生长，从而实现活性污泥中的硝化菌的富集。硝化污泥富集法的主要优点为:工艺较为简单易于操作，成本较低、可在线连续富集投加，可解决菌种量大，运输困难的问题、与纯菌扩大培养法相比活性污泥富集法中的种群丰富，在实际的工程应用中表现出更强的可行性。主要缺点为：与纯菌扩大培养法相比，富集速率缓慢，富集周期较长(20-60天)、硝化菌的浓度较低、储存成本较高。目前国内外对活性污泥法的研究较为成熟，中试水平的研究也有很多，主要运用于污水处理系统的硝化强化等方面。

6、载体固定法主要是利用固定微生物技术将游离的硝化菌利用物理、化学的方法固定于选择性的载体上，使其在载体上生长繁殖，从而达到硝化菌高度集中的目的一种富集方法。此法的主要优点有：可以减小污水处理系统中的污泥量，从而减少污泥的处理成本等，同时也可避免二次污染、硝化菌固定于载体活性污泥中的硝化菌更加稳定，不易流失。缺点主要有：固定过程繁琐，工艺操作复杂、固定周期不确定等。载体固定法在国内外的研究也较多，主要运用于污水处理中脱氮方面的研究。

7、总结三种方法，纯菌扩大培养法、载体固定法都是使用纯菌培养，工艺复杂，条件苛刻，成本较高。活性污泥富集法则是成本低，实用性强。但存在富集速率缓慢，富集周期较长(20-60天)、硝化菌的浓度较低、储存成本较高等缺点；因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高效硝化菌活性污泥富集方法及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种高效硝化菌活性污泥富集方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、将活性污泥和待处理废水放入硝化菌培养反应器内，其中所述活性污泥占整体体积比例的15％；

4、步骤s2、开启搅拌至混合均匀；

5、步骤s3、向硝化菌培养反应器内分别投入碳源、氮源和磷源，使混合液初始氨氮值为200-300mg/l；

6、步骤s4、控制硝化菌培养反应器内的温度为25-35℃；

7、步骤s5、向硝化菌培养反应器内加碱，使混合液的ph值为7.5-8.5；

8、步骤s6、对硝化菌培养反应器内的混合液曝气；

9、步骤s7、跟踪检测氨氮指标变化；

10、步骤s8、静置24-72小时，待混合液的氨氮值小于20mg/l时，驯化结束。

11、优选的，所述所述步骤s3包括碳源、氮源、磷源按重量比例为100:5:1。

12、优选的，所述步骤s6包括使用纯氧或空气曝气，控制混合液内的溶解氧为6-9mg/l。

13、优选的，所述碱为氢氧化钠。

14、第二方面，本发明提供一种高效硝化菌活性污泥富集设备，应用于上述高效硝化菌活性污泥富集方法，包括培养液贮水箱、加碱桶、硝化菌培养反应器，所述培养液贮水箱、加碱桶分别通过进水管、加碱管与硝化菌培养反应器相连，进水管、加碱管上分别设有进水泵、加碱泵；所述的硝化菌培养反应器内底设有曝气管，曝气管上设有曝气头，曝气管的进口处与硝化菌培养反应器外部的鼓风机相连，曝气管上安装有进气阀门，用来调节鼓风机的进气量；所述的硝化菌培养反应器还安装有一个出水管和三个取样阀门，出水管上安有出水阀门，硝化菌培养反应器内部填充有悬浮填料。

15、优选的，所述的硝化菌培养反应器内设置溶解氧do传感器、ph传感器、温度传感器，分别通过电导线与硝化菌培养反应器外部的do测定仪、ph测定仪和温度测定仪连接。

16、优选的，还包括plc控制器，所述的do测定仪、ph测定仪和温度测定仪分别与plc上的do信号接口、ph信号接口、温度信号接口相连。

17、优选的，所述的plc内设置进水继电器、加碱继电器、曝气继电器、出水继电器，分别经接口与进水泵、加碱泵、鼓风机和出水阀门相连接。

18、优选的，所述的plc通过手动/自动开关对硝化菌培养反应器进行手动或自动控制模式进行切换，同时通过启动/停止开关对硝化菌培养反应器进行自动控制。

19、优选的，所述的悬浮填料的填充比为30～50％。

20、相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明通过活性污泥富集法新工艺，形成的硝化菌富集技术成熟，工艺更简单、周期短、成本较低、可形成规模化产业化，产出的硝化菌活性污泥，即可用做生物强化使失活硝化池的功能恢复和硝化功能的提升，也可直接作为硝化污泥投放，可应用于工业废水、生活废水、水产养殖废水氨氮去除以及湖泊、河流等氨氮超标生态水的治理领域。