[发明专利]一种耐低温自养硝化菌剂的富集及其在废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐低温自养硝化菌剂的富集及其在废水处理中的应用。该菌剂不仅能在低温条件下（10℃）正常的生长繁殖，同时具有很强的硝化效果。此外，该菌剂针对普通序批式活性污泥反应器（SBR）在低温条件下的强化效果非常显著。

背景技术

随着我国经济的快速发展，水环境问题日益突出。其中，水体富营养化问题直接与排入自然水体的氮磷超标有关。目前，针对城镇污水脱氮问题的研究多数集中在经济、高效的生物处理方法与系统，目前城镇污水处理厂的氨氮出水已基本能够实现达标排放。

水体生物脱氮一般分为两个步骤完成：（1）通过氨氧化细菌（AOB）的作用，将污水中的氨态氮转变为亚硝态氮；（2）通过亚硝氮氧化细菌（NOB）的作用，将亚硝态氮转变为硝态氮。然而，在低温条件下AOB和NOB生长繁殖速率和活性都会大幅降低，硝化作用的效果很不理想。我国幅员辽阔，绝大多数地区处于温带，一年四季冷暖分明。因此，在寒冷的冬季，很多污水处理厂的氨氮去除效果低下，出水氨氮浓度很难满足排放标准。为了避免冬季大量未达标污水的排放，低温条件下氨氮去除的研究迫在眉睫。

发明内容

本发明旨在提供一种具有耐低温特性的自养硝化菌剂及其在废水处理中的应用。

现有技术中中等以上规模的污水处理厂内都配备有低温实验室，因此在处理合成污水的普通反应器中都会含有极少量或者微量的耐低温硝化菌，只不过由于含量极低，难以规模化使用，同时采用普通方法在短时间内无法大量富集。本发明提供一种使其富集、强化的方法。本方法按照如下步骤进行：（1）自养硝化菌剂的富集：在10℃低温条件下采用无有机碳高氨氮合成污水驯化和富集耐低温自养硝化菌群；（2）自养硝化菌剂的快速扩增：通过扩大富集反应器体积、增加富集系统每天氨氮承载量、提高曝气量，进一步增大耐低温自养硝化菌的数量和比例；（3）普通未强化SBR的搭建：在低温条件搭建一系列完全相同的SBR，灌注普通污泥，采用与城镇污水COD和氨氮相似的合成污水运行至出水稳定；（4）菌剂强化和效果优化：根据自养硝化菌剂的硝化能力，分别用不同剂量对各组反应器进行强化，同时优化强化运行参数，得到最佳强化效果。

本发明同时提供一种利用上述自养硝化菌剂在废水处理中的应用，（1）选择适当体积的SBR，初始加入约3000mg/L的取自污水处理厂的普通污泥，在10℃低温条件下运行至稳定；（2）加入一定剂量的耐低温自养硝化菌剂；（3）系统的运行周期为6h，控制系统内的DO、温度和pH值，同时全程对于进水和出水的COD，NH₄-N，NO₂-N，NH₃-N和DO进行监测。

其中所述的自养硝化菌剂的一次性投加量为0.04～0.6g菌剂/L工作体积。

其优选的，系统的运行周期为进水0.5h，厌氧段1.0h，好氧段3.5h，静置0.9h，出水0.1h。系统内的DO为0.3-0.5（厌氧段）和6.0-8.0（好氧段）、温度为10℃、pH值为7.0-8.0。

本发明耐低温自养硝化菌剂的获得，不仅使得冬季污水处理厂的氨氮出水超标问题得以解决，还具有以下的优势：

（1）该菌剂在低温条件下硝化效果十分优异，最高硝化比降解速率可达8.85mg NH₄-N/(g SS·h)，超出一般文献中耐低温纯菌和菌剂的硝化效果。

（2）该菌剂完全无需有机碳源，对低COD的城镇污水有较大优势。同时能在低温条件下去除高氨氮污水，去除率可达99%以上。

（3）该菌剂在强化过程中投加剂量较小，最低可达0.04g菌剂/L工作体积。同时发挥强化作用的时间迅速，最快仅需2天即可实现99%以上污水氨氮脱除。

（4）采用本发明在低温条件下对普通SBR进行强化，无需往复投加，具有一次性投加即可稳定保持良好效果。

（5）本发明适用于我国冬季期间各种废水的脱氨氮处理，应用前景广阔，具有很好的社会效益。

下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。本领域的普通技术人员可以理解，实施例仅仅是举例说明的目的，本发明的范围并不以具体实施方法为限，而是由权利要求的范围加以限定。

附图说明

附图1低温条件下自养硝化菌剂对于普通SBR强化装置示意图，其中1为进水池，2为进水泵，3为曝气泵，4为电子计时器，5为气体流量计，6为电磁阀，7-10分别为1#-4#反应器。

附图2耐低温自养硝化菌剂对氨氮的降解曲线