[发明专利]一种基于间歇式膜生物反应器富集反硝化型甲烷厌氧氧化菌的装置和方法

权利要求书

1.一种基于间歇式膜生物反应器（SMBR）富集反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO)的装置，其特征在于：主要包括SMBR反应器（1）、进水箱（2）、自动控制系统（3）和出水箱（4）；

所述进水箱（2）经进水泵（8）连通SMBR反应器（1），SMBR反应器（1）内部设有中空纤维膜组件（11），中空纤维膜组件上方的出水端经管道连通出水泵（15）并与出水箱（4）连接，使得经中空纤维膜组件过滤的出水最终进入出水箱（4）；

酸性缓冲液瓶（12）和碱性缓冲液瓶（13）分别通过蠕动泵（14）与SMBR反应器（1）连接，使得酸性缓冲液瓶（12）和碱性缓冲液瓶（13）中酸碱溶液分别经蠕动泵（14）投加至SMBR反应器（1）内，调节SMBR反应器（1）内的pH水平；

甲烷贮气罐（5）经由甲烷流量计（9）与SMBR反应器（1）底部的曝气头（16）连接，SMBR反应器（1）上端设置的甲烷回收管（21）与甲烷回收瓶（6）连通，使得甲烷贮气罐（5）中的甲烷经甲烷流量计（9）调节流量后从曝气头（16）进入到SMBR反应器（1），未经反应消耗的甲烷经甲烷回收管（21）进入到甲烷回收瓶（6）中；

氩气贮气罐（7）经氩气流量计（10）与SMBR反应器（1）底部的另一曝气头连接，使得氩气贮气罐（7）中的氩气经氩气流量计（10）调节后通过曝气头进入SMBR反应器（1）；

SMBR反应器（1）外部设有水浴外套（22），底部连接污泥泵（23），使得剩余的污泥经污泥泵（23）排入剩余污泥贮存器（24）；

SMBR反应器（1）内设有pH探头（17）、ORP探头（18）、温度探头（19）和甲烷探头（20），pH探头（17）、ORP探头（18）、温度探头（19）和甲烷探头（20）通过数据线（25）与自动控制系统（3）连接，使得pH探头（17）、ORP探头（18）、温度探头（19）和甲烷探头（20）采集的pH、ORP、温度和甲烷浓度数据通过数据线（25）传送至自动控制系统（3）的信号输入端，所述自动控制系统（3）的信号输出端与进水泵（8）、甲烷流量计（9）、氩气流量计（10）、酸碱投加蠕动泵（14）、出水泵（15）和污泥泵（23）的控制开关连接，并控制和调节这些设备的开关和开启大小。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，自动控制系统能根据温度探头实时监测的SMBR反应器内温度大小来调控水浴外套内温度，并维持SMBR反应器内温度在30-32°C之间。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于，自动控制系统能控制间歇式膜生物反应器（SMBR）的进水、厌氧反应、排水、排泥步骤。

4.利用权利要求1的装置富集反硝化型甲烷厌氧氧化菌的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将厌氧污泥消化池中的污泥和湿地底泥接种到SMBR反应器（1）内，进行菌种的间歇驯化和培养；

步骤二，将含有NO₂^--N但不含COD的污水引入至SMBR反应器（1）内并与污泥充分混合；

步骤三，打开甲烷气体流量计(9)和氩气气体流量计（10）向SMBR反应器（1）通入甲烷和氩气气体，并由自动控制系统（3）实时监测并控制反硝化厌氧甲烷氧化过程中pH和ORP值的变化情况,使得pH维持在7.0-8.0之间,ORP维持在-100mV至-400mV之间，并手动取样监测SMBR反应器（1）中NO₂^--N浓度，当厌氧甲烷氧化反应结束时，控制系统（3）向甲烷气体流量计(9)输出关闭控制信号，使曝气头(16)及时停止曝甲烷；

步骤四，开启出水泵（15）排除SMBR反应器（1）内经中空纤维膜组件（11）过滤后的上清液；

步骤五，开启污泥泵(22)从反应器中排出部分的剩余污泥，促使N-DAMO菌在SMBR反应器（1）内逐渐富集；

步骤六，重复步骤二至步骤五所述的操作过程，并使反硝化厌氧甲烷氧化速率逐步提高，直至反硝化型甲烷厌氧氧化菌(N-DAMO)富集结束。

5.按照权利要去4的方法，其特征在于，步骤一中的SMBR反应器内悬浮污泥浓度维持在2000mg/L-4000mg/L。

6.按照权利要去4的方法，其特征在于，步骤二中的进水中NO₂^--N控制在50至300mg/L之间，进水中不含有可生物降解的COD。