一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法，包括如下步骤：提供生物膜悬浮液，并使所述生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态；先向所述生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定对应所述硝化菌的呼吸速率；随后向所述生物膜悬浮液中加入两种所述硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种所述硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种所述硝化菌的呼吸速率；根据两种所述硝化菌的呼吸速率确定所述生物膜悬浮液中的所述硝化菌的生长状态。通过测定生物膜脱氮微生物的呼吸速率，可直观反映脱氮微生物、即硝化菌微生物的生长状态。

A Method for Determining the Growth Status of Nitrifying Bacteria in Biofilm System

The invention discloses a method for determining the growth state of nitrifying bacteria in a biofilm system, which comprises the following steps: providing a suspension of the biofilm and bringing the microorganisms in the suspension of the biofilm into an endogenous respiratory state; adding one of the available nutrients of the nitrifying bacteria to the suspension of the biofilm first, and determining the corresponding concentration change of dissolved oxygen in the suspension of the biofilm. The respiratory rate of the nitrifying bacteria is then added to the biofilm suspension with two nutrients which can be directly or indirectly utilized by the nitrifying bacteria, and the total respiratory rate of the two nitrifying bacteria is determined according to the concentration change of dissolved oxygen in the biofilm suspension, and the respiratory rate of the other nitrifying bacteria is calculated; and the respiratory rate of the two nitrifying bacteria is determined according to the respiratory rate of the two nitrifying bacteria. The growth state of the nitrifying bacteria in the biofilm suspension is described. By measuring the respiration rate of denitrifying microorganisms in biofilm, the growth status of denitrifying microorganisms, i.e. nitrifying microorganisms, can be visually reflected.

【技术实现步骤摘要】
一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法
本专利技术涉及水处理
，特别是涉及一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法。
技术介绍
近年来，生物膜法已广泛应用于生活污水以及食品废水、造纸废水、石油废水、制药废水等工业废水领域。生物膜法的典型流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池，随着生物膜技术的发展，新型生物膜技术应运而生主要包括序批式生物膜法、复合式膜生物反应器、移动床生物膜反应器。相较于活性污泥系统，生物膜中生物相由于具有生物的食物链长、生物固体的平均停留时间与污水的停留时间无关等特点，可以为世代周期长、比增长速率小的硝化菌提供有利生长环境，促进其大量繁殖，因此生物膜法的各种工艺都具有硝化功能，采取适当运行方式，可实现脱氮。生物膜硝化菌的生长状态不仅可以保证生物膜具有良好的生长趋势，还可以保障污水脱氮效果。因此一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法，能够判断生物膜系统硝化菌生长状态，从而保证生物膜的污水脱氮效果。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法，包括如下步骤：提供生物膜悬浮液，并使所述生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态；先向所述生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定对应所述硝化菌的呼吸速率；随后向所述生物膜悬浮液中加入两种所述硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种所述硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种所述硝化菌的呼吸速率；根据两种所述硝化菌的呼吸速率确定所述生物膜悬浮液中的所述硝化菌的生长状态。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术通过测定生物膜脱氮微生物的呼吸速率，并计算得出两种硝化菌的呼吸速率，从而直观反映脱氮微生物、即硝化菌微生物的生长状态。本专利技术方法检测方便快捷，步骤简单易行。附图说明图1是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法一实施例的流程示意图。图2a是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法一实施例中氨氧化菌的呼吸速率OURA的LnOURA-t曲线图；图2b是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法一实施例中亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率OURN的LnOURN-t曲线图；图3a是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法另一实施例中氨氧化菌的呼吸速率OURA的LnOURA-t曲线图；图3b是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法另一实施例中亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率OURN的LnOURN-t曲线图；图4a是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法又一实施例中氨氧化菌的呼吸速率OURA的LnOURA-t曲线图；图4b是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法又一实施例中亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率OURN的LnOURN-t曲线图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，图1是本申请生物膜系统硝化菌生长状态判定方法一实施例的流程示意图。S101：提供生物膜悬浮液，并使生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态。将需要检测的生物膜悬浮液曝气2-3h，如，2h、2.5h或3h等，使得生物膜悬浮液充分曝气进入内源呼吸状态。在一个实施例中，若生物膜悬浮液直接取自污水处理厂等地方，生物膜悬浮液中含有外源营养物质。为了使得测定结果更准确，在使生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态之前还需要对生物膜悬浮液进行处理，去除外源基质，同时还需要使得结团或者粘附在外源基质上的微生物充分分散在生物膜悬浮液中，从而微生物可充分呼吸利用营养物质，具体步骤包括：取生物膜悬浮液，添加自来水对生物膜悬浮液进行稀释，并搅拌、沉淀去除上清液，从而去除部分杂质，并使得结团的微生物分散；随后向生物膜悬浮液中加入缓冲液进行搅拌，沉淀后去除上清液，重复洗涤3-4次，反应去除营养物质，并使得结团的微生物分散；最后添加缓冲液将生物膜悬浮液定容至400ml，在其他实施例中，还可以定容至300ml、500ml或者600ml等。向生物膜悬浮液中加入的缓冲液为不含碳源和氮源的液体，从而防止为生物膜悬浮液中的微生物带入营养物质，便于生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态。在一个实施例中，缓冲液包括如下组分：NaH2PO4浓度为100-200mg/L，如100mg/L、150mg/L或者200mg/L等；Na2HPO4浓度为20-50mg/L，如20mg/L、35mg/L或者50mg/L等。在其他实施例中，缓冲液还可以包括如下组分中的至少一种：MgSO4浓度为200-350mg/L，如200mg/L、275mg/L或者350mg/L等；KCl浓度为30-50mg/L，如30mg/L、40mg/L或者50mg/L等；CaCl2浓度为5-15mg/L，如5mg/L、10mg/L或者15mg/L等。S102：先向生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定该种硝化菌的呼吸速率。向生物悬浮液中加入的其中一种硝化菌可利用的营养物质为仅该种硝化菌可利用的氮源。在一个实施例中，可先向生物膜悬浮液中加入亚硝酸盐氧化菌可以利用，而氨氧化菌无法利用的亚硝酸盐，根据生物膜悬浮液溶解氧浓度的变化可得出亚硝酸氧化菌的呼吸速率OURN。亚硝酸盐可以是NaNO2、KNO2或其他亚硝酸盐，在此不作限定。S103：随后向生物膜悬浮液中加入两种硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种硝化菌的呼吸速率。向生物膜悬浮液中加入两种硝化菌可直接或者间接利用的营养物质为两种硝化菌可直接或者间接利用的氮源。在一个实施例中，可以向生物膜悬浮液中加入两种硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，例如，可加入氨氧化菌可直接利用的铵盐，氨氧化菌利用铵盐产生的亚硝酸盐供亚硝酸盐氧化菌利用，根据生物膜悬浮液溶解氧浓度的变化确定硝化菌的呼吸速率，再与亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率进行简单计算，即可得出氨氧化菌的呼吸速率OURA。铵盐可以是NH4Cl、(NH4)2SO4或者其他铵盐，在此不作限定。在其他实施例中，还可以在S103中同时加入铵盐和亚硝酸盐，两种硝化菌均可呼吸，在此不作限定。可采用在线溶解氧仪器测定生物膜悬浮液溶解氧浓度变化，测量自动方便，操作更简易易行。S104：根据两种硝化菌的呼吸速率确定生物膜悬浮液中的硝化菌的生长状态。硝化菌主要包括氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌两种，通过分析氨氧化菌的呼吸速率OURA和亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率OURN即可确定生物膜悬浮液中硝化菌的生长状态。用LnOURA绘制关于时间t的曲线，拟合得到其斜率kA；若kA的值大于0.1，则生物膜悬浮液中的氨氧化菌处于对数增长期；若kA的值处于-0.1-0.1之间，则生物膜悬浮液中的氨氧化菌处于稳定期；若kA的值小于-0.1，则生物膜悬浮液中的氨氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法，其特征在于，包括如下步骤：提供生物膜悬浮液，并使所述生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态；先向所述生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定对应所述硝化菌的呼吸速率；随后向所述生物膜悬浮液中加入两种所述硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种所述硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种所述硝化菌的呼吸速率；根据两种所述硝化菌的呼吸速率确定所述生物膜悬浮液中的所述硝化菌的生长状态。

【技术特征摘要】
1.一种生物膜系统硝化菌生长状态判定方法，其特征在于，包括如下步骤：提供生物膜悬浮液，并使所述生物膜悬浮液中的微生物进入内源呼吸状态；先向所述生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定对应所述硝化菌的呼吸速率；随后向所述生物膜悬浮液中加入两种所述硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种所述硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种所述硝化菌的呼吸速率；根据两种所述硝化菌的呼吸速率确定所述生物膜悬浮液中的所述硝化菌的生长状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先向所述生物膜悬浮液中加入其中一种硝化菌可利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定该种所述硝化菌的呼吸速率具体包括：向所述生物膜悬浮液中加入亚硝酸盐氧化菌可利用的亚硝酸盐，常温下测定所述生物膜悬浮液中的微生物的耗氧情况，获得第二段呼吸图谱DO-t曲线，拟合得到其斜率，即为加入所述亚硝酸盐后所述硝化菌的呼吸速率OUR1；在向所述生物膜悬浮液中加入亚硝酸盐氧化菌可利用的亚硝酸盐前，在常温下测定所述生物膜悬浮液中的微生物的耗氧情况，得到第一段呼吸图谱DO-t曲线，拟合得到其斜率，获得内源呼吸速率OURe；计算得出所述亚硝酸盐氧化菌的呼吸速率OURN＝OUR1-OURe。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向所述生物膜悬浮液中加入两种所述硝化菌可直接或者间接利用的营养物质，根据所述生物膜悬浮液溶解氧的浓度变化确定两种所述硝化菌总的呼吸速率，计算得到另一种所述硝化菌的呼吸速率具体包括：向所述生物膜悬浮液中加入氨氧化菌可利用的铵盐，所述氨氧化菌利用铵盐后产生的亚硝酸盐供亚硝酸盐氧化菌利用，在常温下测定所述生物膜悬浮液中的微生物的耗氧情况，获得第三段呼吸图谱DO-t曲线，即为加所述铵盐后所述硝化菌的呼吸速率OUR2；计算得出所述氨氧化菌的呼吸速率OURA＝OUR2-OUR1。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据两种所述硝化菌的呼吸速率确定所述生物膜悬浮液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建，朱燕，王振兴，张弛，
申请(专利权)人：南京兰庭绿色建筑技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32