一种脱氮微生物的富集方法技术

本发明专利技术涉及微生物脱氮技术领域，特别涉及一种脱氮微生物的富集方法。该富集方法包括：在厌氧条件下研磨接种源，过筛，用厌氧培养基洗涤，得到接种物；将接种物进行富集培养，接种物浓度为1～3g VSS/L，NO3‑‑N、NO2‑‑N、NH4+‑N初始浓度为30～80、5～10、30～80mg/L。本方法利用甲烷作为电子供体，不需要外加碳源，不需要曝气补氧，节约成本，减少剩余污泥产量，减缓温室效应。简化硝化‑反硝化的脱氮工艺，同时去除多种氮源。显著缩短微生物的富集时间，富集时间仅为原来的1/12～1/4，并显著提高脱氮速率，速率提高5～10倍。

An enrichment method for denitrifying microorganisms

The invention relates to the field of microbial denitrification technology, in particular to a method for enriching denitrifying microorganisms. The enrichment method includes grinding inoculum source under anaerobic condition, screening, washing with anaerobic medium, obtaining inoculum; enriching inoculum culture, inoculum concentration of 1-3 g VSS/L, NO3-N, NO2-N, NH4 +N initial concentration of 30-80, 5-10, 30-80 mg/L. This method uses methane as an electron donor, does not need additional carbon source, does not need aeration to supplement oxygen, saves costs, reduces excess sludge production, and slows down the greenhouse effect. The denitrification process of nitrification and denitrification is simplified, and various nitrogen sources are removed simultaneously. The enrichment time was only 1/12-1/4 of the original, and the denitrification rate was significantly increased by 5-10 times.

【技术实现步骤摘要】
一种脱氮微生物的富集方法
本专利技术涉及微生物脱氮
，特别涉及一种脱氮微生物的富集方法。
技术介绍
甲烷(CH4)是一种能源也是一种强温室气体，可以在污水处理厂中产生，气相中的CH4容易回收和利用，但溶解在液相中的CH4回收困难，缓慢释放到空气中会增加温室效应。污水处理厂中常用的脱氮工艺为活性污泥法，通过硝化-反硝化过程实现脱氮，有时需要额外补充碳源达到理想的脱氮效果，外加碳源会导致剩余污泥增加、微生物代谢产物增加，成本增加等问题。因此，利用CH4作为碳源的脱氮技术引起了人们的关注，它可以原位利用污水处理厂产生的CH4进行脱氮，降低脱氮成本的同时减缓温室效应，而且不会产生大量的剩余污泥，不需要曝气补氧，是一种理想的生物脱氮工艺。反硝化厌氧甲烷氧化(denitrifyinganaerobicmethaneoxidation，DAMO)是一种新型的厌氧甲烷氧化过程，在厌氧条件下将甲烷氧化与反硝化结合起来，其中CH4作为电子供体，NOX作为电子受体。主要分为两类：5CH4+8NO3-+8H+→5CO2+4N2+14H2O(1)和3CH4+8NO2-+8H+→3CO2+4N2+10H2O(2)。由于DAMO微生物为自养型微生物，生长缓慢，倍增时间为数周，甚至数月，所以富集时间长、活性低等问题一直是限制DAMO微生物研究及相关技术发展和应用的主要因素。富集培养过程一般是通过顶空注入，或底部连续曝气的方式提供所需甲烷。目前，甲烷作为电子供体的生物脱氮技术还停留在理论研究阶段，限制其实际应用的主要因素是，微生物富集时间非常长，而且脱氮能力有限。由于甲烷在水相的溶解度低，传质系数小，甲烷从气相到液相、再到微生物的传质过程受到极大限制，从而导致微生物富集时间的延长，并且连续曝气造成CH4的泄漏和浪费，还存在安全隐患。所以现有DAMO微生物的培养方法不利于工业化应用。通常微生物富集需要4.5个月到1年以上的时间，仅能去除NO3--N或NO2--N，脱氮速率通常在10～20mg/L/d，不能够满足实际应用的需求。因此，迫切需要开发一种新的甲烷作为电子供体的脱氮微生物的培养方法，能够在短期内富集得到高效脱氮效果的微生物。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种脱氮微生物的富集方法。该富集方法可快速富集脱氮微生物，提高脱氮效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种脱氮微生物的富集方法，包括如下步骤：选取淡水河流底泥中深度为0.2～0.4m处的底泥为接种源；在厌氧条件下研磨接种源，过筛去除大体积杂质，用厌氧培养基洗涤，去除溶解态的有机物，得到接种物；将接种物进行富集培养，富集培养的条件为：接种物浓度为1～3gVSS/L，NO3--N初始浓度为30～80mg/L，NO2--N初始浓度为5～10mg/L，NH4+-N初始浓度为30～80mg/L；监测NO3--N、NO2--N和NH4+-N浓度，当NO3--N、NO2--N或NH4+-N中一种或几种的浓度低于1mg/L时进行补充，补充至初始浓度，每个月更换部分培养基，之后用CH4和CO2混合气曝气。该方法的原理为：选取合适的淡水河流底泥作为接种源，深度为0.2～0.4m处的底泥中利用CH4发生脱氮反应的微生物丰度相对较大，有利于保证微生物的富集。在厌氧手套箱中操作，保证氧气敏感型微生物的活性。通过研磨过筛去除体积较大的杂质，洗涤和离心过程去除溶解性的有机物，将体系中的有机碳源降到最低，从而避免微生物利用残留有机碳源发生脱氮反应。NO3--N、NO2--N和NH4+-N共存的条件有利于富集，得到同时去除多种氮源的微生物菌群，而且可以通过菌群间的多种协同作用关系，加快富集进程，提高脱氮速率。为了避免高浓度的抑制作用，选择了NO3--N、NH4+-N和NO2--N的浓度范围。在本专利技术中，脱氮微生物为利用甲烷做为电子供体对多种形式的氮具有脱氮作用的微生物。作为优选，富集培养的pH值为7～8。在本专利技术提供的具体实施例中，富集培养的pH值为7.5。作为优选，富集培养的温度为34～36℃。优选地，富集培养的温度为35℃。作为优选，富集培养的顶空气体为CH4，或者为CH4和CO2混合气，顶空气体中CH4与CO2的体积比为(90～100)：(0～10)。优选地，顶空气体中CH4与CO2的体积比为95：5。作为优选，富集培养的压强为1.0～1.2atm。在本专利技术提供的具体实施例中，富集培养的压强为1.1atm。富集培养是在连续搅拌釜式反应器中进行。作为优选，厌氧培养基为液体矿物盐培养基，其配方为：每升培养基中含KHCO30.4～0.6g，KH2PO40.04～0.06g，MgSO4·7H2O0.18～0.22g，CaCl20.21～0.24g，酸性微量元素0.4～0.6mL，碱性微量元素0.1～0.3mL，通过N2和CO2混合气曝气25～35min除氧，N2与CO2的体积比(95～99)：(1～5)。优选地，厌氧培养基为液体矿物盐培养基，其配方为：每升培养基中含KHCO30.5g，KH2PO40.05g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.2265g，酸性微量元素0.5mL，碱性微量元素0.2mL，通过N2和CO2混合气曝气30min除氧，N2与CO2的体积比95/5。厌氧培养基为除氧的厌氧培养基。优选地，接种物浓度为1gVSS/L，NO3--N初始浓度为50mg/L，NO2--N初始浓度为5mg/L，NH4+-N初始浓度为50mg/L。作为优选，部分培养基为1/4至1/2培养基。在本专利技术提供的具体实施例中，部分培养基为1/3培养基。作为优选，过筛的孔径为200～300μm。过筛的孔径为280μm。作为优选，用厌氧培养基洗涤为用厌氧培养基洗涤离心2～4次。优选地，用厌氧培养基洗涤为用厌氧培养基洗涤离心3次。作为优选，富集培养的时间为1～6个月。富集培养中的反应体系按照序批式运行，体系运行时间为1～6个月。本专利技术提供了一种脱氮微生物的富集方法。该富集方法包括：选取淡水河流底泥中深度为0.2～0.4m处的底泥为接种源；在厌氧条件下研磨接种源，过筛，用厌氧培养基洗涤，得到接种物；将接种物进行富集培养，富集培养的条件为：接种物浓度为1～3gVSS/L，NO3--N初始浓度为30～80mg/L，NO2--N初始浓度为5～10mg/L，NH4+-N初始浓度为30～80mg/L，顶空气体为CH4和CO2混合气；监测NO3--N、NO2--N和NH4+-N浓度，当NO3--N、NO2--N或NH4+-N中一种或几种的浓度低于1mg/L时进行补充，补充至初始浓度，每个月更换部分培养基，之后用CH4和CO2混合气曝气。本方法具有如下优点：(1)本方法利用甲烷作为电子供体，不需要外加碳源，不需要曝气补氧，节约成本，减少剩余污泥产量，减缓温室效应。(2)本方法简化硝化-反硝化的脱氮工艺，同时去除多种氮源。(3)本方法显著缩短微生物的富集时间，富集时间仅为原来的1/12～1/4，从通常的4.5个月～1年以上缩短到30天。(4)本方法显著提高脱氮速率，速率提高5～10倍，氮的去除速率从通常的10～20mg/L/d增加到106.5mg/L/d。远高于现有的同类反应体系。基于以上优点，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱氮微生物的富集方法，其特征在于，包括如下步骤：选取淡水河流底泥中深度为0.2～0.4m处的底泥为接种源；在厌氧条件下研磨所述接种源，过筛，用厌氧培养基洗涤，得到接种物；将所述接种物进行富集培养，所述富集培养的条件为：接种物浓度为1～3g VSS/L，NO3‑‑N初始浓度为30～80mg/L，NO2‑‑N初始浓度为5～10mg/L，NH4+‑N初始浓度为30～80mg/L；监测NO3‑‑N、NO2‑‑N和NH4+‑N浓度，当NO3‑‑N、NO2‑‑N或NH4+‑N中一种或几种的浓度低于1mg/L时进行补充，补充至初始浓度，每个月更换部分培养基，之后用CH4和CO2混合气曝气。

【技术特征摘要】
1.一种脱氮微生物的富集方法，其特征在于，包括如下步骤：选取淡水河流底泥中深度为0.2～0.4m处的底泥为接种源；在厌氧条件下研磨所述接种源，过筛，用厌氧培养基洗涤，得到接种物；将所述接种物进行富集培养，所述富集培养的条件为：接种物浓度为1～3gVSS/L，NO3--N初始浓度为30～80mg/L，NO2--N初始浓度为5～10mg/L，NH4+-N初始浓度为30～80mg/L；监测NO3--N、NO2--N和NH4+-N浓度，当NO3--N、NO2--N或NH4+-N中一种或几种的浓度低于1mg/L时进行补充，补充至初始浓度，每个月更换部分培养基，之后用CH4和CO2混合气曝气。2.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述富集培养的pH值为7～8。3.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述富集培养的温度为34～36℃。4.根据权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述富集培养的顶空气体为CH4，或者为CH4和CO2混合气，所述顶空气体中CH4与CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾建雄，付亮，陆勇泽，丁静，丁兆威，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34