專利名稱：一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及通過好氧反硝化技術(shù)實現(xiàn)同步硝化反硝化的以菌絲球為載體的水處理反應器。
背景技術(shù)：
[0002]進入21世紀，全球性水資源危機給人類社會帶來巨大困擾，我國作為一個發(fā)展大國，水污染治理已經(jīng)成為我國加強水資源保護的主要目標之一。2009年《中國環(huán)境狀況公報》指出，中國地表水污染較重，七大水系總體為輕度污染，湖泊富營養(yǎng)化等問題突出。大量化肥產(chǎn)生的硝態(tài)氮、集中排放的城鎮(zhèn)生活污水的氨氮等各種形式的氮元素積存，加劇了湖泊水體富營養(yǎng)化的程度，影響并制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展?！笆濉逼陂g，我國在新建及已有的污水處理廠中，執(zhí)行《城市污水處理廠污水綜合排放標準》(GB18918-2002) —級A標準(氨氮<5mg/L,TN〈15mg/L),表明城市污水處理的目標已經(jīng)從關(guān)注COD和懸浮固體的去除擴大到氮等有機營養(yǎng)物質(zhì)的去除。因此，研究和開發(fā)經(jīng)濟高效的生物脫氮理論和技術(shù)已成為水污染控制領(lǐng)域熱點之一。[0003]由于好氧反硝化較傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)存在著明顯的優(yōu)勢，近年來好氧反硝化技術(shù)成為了國內(nèi)外廢水生物脫氮新的發(fā)展方向。但是在好氧反硝化技術(shù)應用過程中，發(fā)現(xiàn)了許多限制性因素。例如將好氧反硝化菌投入曝氣池后，作為外來菌種的好氧反硝化菌，與土著菌種相比，具有較為弱勢的競爭力，這致使好氧反硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)的生長繁殖收到嚴重阻礙，無法形成優(yōu)勢種群，難以在系統(tǒng)內(nèi)長時間停留，降低了水處理系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型正是為了克服上述不足，提供一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器，主要創(chuàng)新在于反應器內(nèi)以菌絲球為生物質(zhì)載體固定好氧反硝化菌，解決了好氧反硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)競爭力弱、難以形成優(yōu)勢菌群致使其大量流失、造成整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行周期短的問題，對整個反應器系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行起到關(guān)鍵性作用。[0005]具體是這樣實施的一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器，包括封閉式反應器，反應器底部置有曝氣頭，進水管、出水管分別設置在反應器的上下側(cè)面，其特征在于反應器內(nèi)置有生物質(zhì)載體，所述的生物質(zhì)載體為菌絲球，菌絲球上掛膜有好氧反硝化菌。[0006]反應器內(nèi)還設有定向?qū)Я靼?，運行時使反應器內(nèi)形成定向環(huán)流，為菌絲球提供定向剪切力，提高其使用壽命。[0007]設備運行時，從反應器側(cè)面進水管進水，由定向?qū)Я靼搴推貧忸^的共同作用在反應器內(nèi)部形成定向環(huán)流，經(jīng)一個周期的處理后，從反應器出水管排水。[0008]反應器外設有菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置，該裝置與反應器間管道連接。外置的菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置可為反應系統(tǒng)內(nèi)及時供應、補充好氧反硝化菌量，保證系統(tǒng)在長周期內(nèi)穩(wěn)定運行。菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置上設有進水口，出水口、排泥管，其內(nèi)置有攪拌槳和曝氣頭。[0009]反應器頂部設有氣體收集裝置，避免好氧反硝化過程所產(chǎn)生的溫室氣體N20直接排入大氣，造成污染。[0010]為了監(jiān)控反應器的運行環(huán)境，反應器上設有溫控裝置、pH探頭及溶解氧探頭。[0011]反應器底部設有排放污泥的排泥管。[0012]這種反應器實現(xiàn)同步硝化反硝化的運行方法，包括以下步驟[0013](I)制備菌絲球載體在菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置中，按公式計算比例加入定量菌絲球培養(yǎng)基以及菌絲球孢子懸液，在135r/min -145r/min，30°C搖床中培養(yǎng) 36h-48h后形成菌絲球。[0014]所述菌絲球孢子選用黑曲霉Aspergillus niger Y3,保藏編號為CGMCC No. 3. 3926，其能夠在液體淹沒攪拌的條件下自絮凝成為菌絲球。[0015]所述菌絲球培養(yǎng)基為C6H1206,10g/L；NH4C1, lg/L ；KH2P04 · 3H20, lg/L ； MgS04 · 7H20，0. 5g/L。[0016]菌絲球培養(yǎng)基與菌絲球孢子懸液投加比例按下公式計算[0017]菌絲球孢子懸液接種量(mL) =0. 25*0. 1%*菌絲球培養(yǎng)基量(mL) /A620，其中A620 是菌絲球孢子懸液在620nm波長下的吸光度。[0018](2)好氧反硝化菌掛膜將步驟(I)中的上清液倒出，在菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置中加入好氧反硝化菌培養(yǎng)基，以培養(yǎng)基體積10%-15%的接種量接種好氧反硝化細菌菌液，D0=3mg/L±0. 2下連續(xù)曝氣培養(yǎng)，以9h_10h為一個反應周期，經(jīng)過3個周期的培養(yǎng)，完成掛膜。[0019]所述好氧反硝化菌選用黑龍江省生物技術(shù)重點實驗室所篩選出的好氧反硝化菌 Pseudomonas stutzeri T13菌液,菌種保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC No. 6182。[0020]所述好氧反硝化菌培養(yǎng)基為丁二酸鈉，4. 7g/L ； NaH2P04 · 7H20, 7. 9g/L ； MgS04 · 7Η20，0· lg/L ；KN03,1. 5g/L ；NH4C1,0. 3g/L ；KH2P04,1. 5g/L，微量元素，2mL/L。[0021]其中微量元素為EDTA,50g/L ;ZnS04，2. 2g/L ；CaC12,5. 5g/L ；MnC12 · 4H20, 5. 06g/L ；FeS04 · 7H20,5. Og/L ； (NH4) 6Mo702 · 4H20, I. lg/L ；CuS04 · 5H20,1.57g/L ； CoC12 · 6H20,1. 61g/L。[0022]( 3 )反應器運行向反應器內(nèi)加入活性污泥，將菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置中的已附著好氧反硝化菌的菌絲球注入反應器，進水開始運行反應器。反應器采用連續(xù)曝氣運行，溶解氧濃度控制在3mg/L±0. 2，溫度控制在30°C ±2°C，反應器中液體pH控制在7-7. 5。反應器采用間歇式進水，反應周期為9h-10h。[0023]上述活性污泥來源于哈爾濱太平污水處理廠。[0024]上述反應器進水使用哈爾濱工業(yè)大學小區(qū)內(nèi)生活污水。[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型具有如下優(yōu)點和效果[0026]本實用新型利用生物強化技術(shù)，對好氧反硝化菌以菌絲球為載體進行固定化，在不影響好氧反硝化菌活性的同時，提高了系統(tǒng)內(nèi)好氧反硝化菌的菌量，使用菌絲球為生物質(zhì)載體固定好氧反硝化菌可以彌補好氧反硝化菌作為外來菌種投入系統(tǒng)后競爭能力差、停留時間短、易流失、降低系統(tǒng)穩(wěn)定性及高效性等不足(由于傳統(tǒng)方法將好氧反硝化菌直接投加系統(tǒng)后的大量流失，反硝化作用成為整個系統(tǒng)運行的短板)。以菌絲球為載體固定好氧反4硝化菌后再投加系統(tǒng)內(nèi)，強化了整個系統(tǒng)的短板，這較于傳統(tǒng)的直接投加方式延長了高效而穩(wěn)定的運行周期，提高了整個系統(tǒng)的處理效能。[0027]該反應器的運行可實現(xiàn)同步硝化、反硝化作用，具有良好的穩(wěn)定的和高效的降解率。[0028]另外本實用新型的好氧反硝化反應器還帶有氣體收集裝置，避免由于好氧反硝化作用所產(chǎn)生的溫室氣體N20直接排入大氣，造成二次污染。


[0029]圖I是本實用新型反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0030]實施例1，一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器，封閉式反應器的底部置有曝氣頭8、排泥管15，進水管7、出水管10分別設置在反應器的上下側(cè)面，反應器內(nèi)置有菌絲球生物質(zhì)載體，菌絲球上掛膜有好氧反硝化菌，反應器內(nèi)還設有定向?qū)Я靼? ;反應器頂部設有氣體收集裝置A和氣體收集管11 ;反應器上設有溫控裝置14、pH探頭12及溶解氧探頭 13 ；[0031]反應器外設有菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置B，該裝置B與反應器間管道6連接，菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置B上設有進水口 4，出水口 2、排泥管5，其內(nèi)置有攪拌槳I和曝氣頭3。[0032]實施例2，用實施例I的反應器以菌絲球為載體強化好氧反硝化菌實現(xiàn)同步硝化反硝化的運行方法，包括以下步驟[0033](I)菌絲球載體的制備及掛膜[0034]將黑曲霉Aspergillus niger Y3孢子懸液與菌絲球培養(yǎng)基按一定比例投加入載體制備與掛膜裝置B中，經(jīng)攪拌槳I攪拌(135-145r/min) 36_48h形成菌絲球。[0035]孢子懸液與菌絲球培養(yǎng)基投加比例按下公式計算[0036]孢子懸液接種量(mL) =0. 25*0. 1%*菌絲球培養(yǎng)基量(mL) /A620。[0037]其中A620孢子懸液在620nm波長下的吸光度。[0038]菌絲球培養(yǎng)基為C6H1206，10g/L;NH4C1，lg/L ;ΚΗ2Ρ04 · 3H20，lg/L ; MgS04 · 7H20，0. 5g/L。[0039](2)菌絲球固定化好氧反硝化菌T13[0040]步驟(I)停止攪拌，將沉淀后的上清液由排水管2排出，向裝置B中加入好氧反硝化菌培養(yǎng)基，接種好氧反硝化菌T13 (培養(yǎng)基量(mL) :T13菌液量(mL)=10:1 )，經(jīng)攪拌槳I 攪拌(135-145r/min),曝氣頭3曝氣(D0=3mg/L)，進行掛膜培養(yǎng)。以IOh為一個反應周期， 經(jīng)過3個周期的培養(yǎng)，完成掛膜。[0041]好氧反好氧反硝化菌培養(yǎng)基為丁二酸鈉，4. 7g/L; NaH2P04 · 7H20, 7. 9g/L ； MgS04 · 7Η20，0· lg/L ；KN03,1. 5g/L ；NH4C1,0. 3g/L ；KH2P04,1. 5g/L，微量元素，2mL/L。[0042]其中微量元素為EDTA,50g/L ;ZnS04，2. 2g/L ；CaC12,5. 5g/L ；MnC12 · 4H20, 5. 06g/L ；FeS04 · 7H20,5. Og/L ； (NH4) 6Mo702 · 4H20,I. lg/L ；CuS04 · 5H20,1.57g/L ； CoC12 · 6H20,1. 61g/L。[0043](3)反應器運行[0044]I、處理污水參數(shù)[0045]污水采用哈爾濱工業(yè)大學小區(qū)內(nèi)生活污水，主要水質(zhì)指標C0D，160_200mg/L ； N03—N, (5mg/L ；N02—N, (5mg/L ;NH4+_N，40_60mg/L ；pH=6. 5-7. 0 ;水溫為 20-30。。。[0046]2、污水處理階段[0047]將活性污泥與污水通過蠕動泵b從進水管7注入反應器，然后將裝置B中掛膜后的菌絲球通過連接管6注入反應器，使用曝氣盤8進行曝氣，使反應器能形成好氧環(huán)境。在曝氣與定向?qū)Я靼?的綜合作用下，反應器內(nèi)形成定向環(huán)流，為菌絲球提供定向剪切力，提高其使用壽命。反應器采用間歇式進水，反應周期為10h，周期末從出水管10采樣、排水。[0048]3、氣體收集[0049]由于好氧反硝化作用將氮素主要還原為N20，N20為溫室氣體，直接排入大氣會造成二次污染，所以本反應器設計了氣體收集裝置A，將氣體收集袋連接排氣口 11，收集的氣體可以經(jīng)過處理后排放。[0050]4、反應器運行條件控制[0051]反應器裝有pH探頭12、溶解氧探頭13以及溫控裝置14。將pH控制在7_7. 5，溶解氧控制在3mg/L左右，溫度控制在30°C左右。所提供點條件保證了異養(yǎng)COD降解菌、硝化細菌、反硝化細菌良好的生長、繁殖，使系統(tǒng)擁有高效且穩(wěn)定的C0D、氨氮、亞硝氮及硝氮降解率。[0052]5、反應器運行效果[0053]經(jīng)檢測，本實用新型對污水中的C0D、氨氮、硝氮和亞硝氮具有明顯的去除效果，水中COD降解率可高達89%，而氨氮降解率高達91%以上，并且沒有亞硝氮和硝氮的積累，實現(xiàn)了硝化反硝化同時進行，并達到良好效果。本實用新型菌絲球為載體的使用，爭強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相比直接投加好氧反硝化菌，延長了系統(tǒng)穩(wěn)定運行周期；反應器定向?qū)Я靼宓氖褂?，為菌絲球提供定向剪切力，延長了菌絲球的使用壽命；反應器所連接的載體制備掛膜裝置也可以為反應器及時補充固定好氧反硝化菌的菌絲球，使反應器可以高效穩(wěn)定的連續(xù)運行。而反應器頂部的氣體收集裝置實現(xiàn)了溫室氣體零排放。[0054]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器，包括封閉式反應器，反應器底部置有曝氣頭，進水管、出水管分別設置在反應器的上下側(cè)面，其特征在于反應器內(nèi)置有生物質(zhì)載體，所述的生物質(zhì)載體為菌絲球。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的好氧反硝化反應器，其特征在于反應器內(nèi)設有定向?qū)Я靼濉?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的好氧反硝化反應器，其特征在于反應器外設有菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置，該裝置與反應器間管道連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的好氧反硝化反應器，其特征在于菌絲球制備及好氧反硝化菌掛膜的裝置上設有進水ロ，出水ロ、排泥管，裝置內(nèi)置有攪拌槳和曝氣頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的好氧反硝化反應器，其特征在于反應器頂部設有氣體收集裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的好氧反硝化反應器，其特征在于反應器上設有溫控裝置、pH探頭及溶解氧探頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的好氧反硝化反應器，其特征在于反應器底部設有排泥管。
專利摘要一種以菌絲球為載體的好氧反硝化反應器，涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，包括封閉式反應器，反應器底部置有曝氣頭，進水管、出水管分別設置在反應器的上下側(cè)面，反應器內(nèi)置有生物質(zhì)載體，所述的生物質(zhì)載體為菌絲球，菌絲球上掛膜有好氧反硝化菌，本反應器可使硝化細菌與好氧反硝化細菌在全周期好氧的條件下，同時良好的生長繁殖，達到穩(wěn)定的同步硝化反硝化效果，利用菌絲球為載體，可以解決好氧反硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)競爭力弱，難以形成優(yōu)勢菌群致使其大量流失，造成整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行周期短的問題，對整個反應器系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行起到關(guān)鍵性作用。
文檔編號C02F3/34GK202808471SQ20122040332
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者馬放, 孫移鹿, 李昂, 崔迪, 龐長瀧, 周慧慧, 漆夢媛, 蔡珺安, 彭雪璇, 孔令超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學宜興環(huán)保研究院