本发明专利技术提供了一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法及其系统，包括如下步骤：S1、将PS溶于DMF搅拌均匀制成聚合物溶液，利用静电纺丝方法制备成纳米纤维膜，平铺于高效接种器的孔板上，取活性污泥均匀涂布在表面，借助真空抽滤对活性污泥进行初步固定与接种；S2、将接种后的纳米纤维膜卷覆于支撑板之上，并平行栅式间隔布置于核心富集区；S3、培养液经进水缓冲区均匀布水后，进入核心富集区与接种污泥的纳米纤维膜充分接触以进行反应。本发明专利技术的纳米纤维膜具有指数级倍增的孔隙和比表面积，利于微生物的附着；水流平行于纳米纤维膜并与之充分接触，削弱对生物膜的水力冲击，减少生物量的流失，从而实现从活性污泥中对comammox的超富集。的超富集。的超富集。
【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法及其系统
[0001]本专利技术涉及自然水体修复
，尤其是涉及一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法及其系统。
技术介绍
[0002]硝化作用是自然界氮循环中重要的中间环节，连接了固氮过程与反硝化过程。传统硝化理论认为硝化作用分为两步，第一步是氨在氨氧化微生物(ammonia oxidizing microorganism,AOM)的作用下氧化成亚硝酸盐，第二步是亚硝酸盐在亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)的作用下氧化成硝酸盐。全程硝化菌(complete ammonia oxidizer,comammox)是同时拥有氨氧化能和亚硝酸盐氧化功能的微生物，能独自将氨氮氧化成硝态氮。Comammox的发现打破了人们对硝化作用的认知，这对完善自然界氮循环有着重要意义。
[0003]Comammox的富集培养是其分离鉴定、微生物机理解析和工程化应用的基础。但由于其生长缓慢，难以与传统氨氧化微生物分开，因此comammox的富集分离具有很大的难度，目前仅1株纯菌和少量富集培养物。通过各方面的优化以加速comammox的富集培养，快速获得comammox的富集培养物具有非常重要的意义。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法及其系统。本专利技术的纳米纤维膜具有超高的比表面积和孔隙率，可以为comammox提供天然良好的物理附着载体，纤维均匀度高可使菌群均匀地接种和生长，从而形成一层稳固的生物膜；水流方向平行于纳米纤维膜，可有效削弱对生物膜的水力冲击并避免短流现象，防止生物量的流失；培养液与生物膜充分接触，从而实现对comammox的超富集培养。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、首先借助前置接种装置1对活性污泥进行固定：选用PS溶于DMF搅拌均匀制成聚合物溶液，并利用静电纺丝方法制备成纳米纤维膜，将纳米纤维膜平铺于高效接种器2的孔板上，取自来水厂的砂滤池活性污泥均匀涂布在纳米纤维膜表面，借助真空抽滤方法对活性污泥进行初步固定与接种；
[0008]S2、将接种后的纳米纤维膜卷覆于支撑板9之上，并平行栅式间隔布置于核心富集区8，确保培养液与接种污泥的纳米纤维充分接触；
[0009]S3、培养液借助进水泵6的提升，经进水缓冲区7均匀布水后，进入核心富集区8，水流方向与前述纳米纤维膜及其负载的活性污泥平行，可避免短流现象并有效减少水流对生物膜的水力冲击，减少生物量的流失，从而实现从活性污泥中对comammox的超富集。
[0010]进一步地，所述纳米纤维膜的制备借助静电纺丝技术，选用PS作为溶质，溶剂选用
DMF，在室温下混合均匀使其成为质量浓度为20％
‑
30％的聚合物溶液，工作距离为10
‑
20cm，工作电压为10
‑
15KV，环境温度为20
‑
25℃，环境湿度为30
‑
45％RH，制成纳米纤维直径为100nm
‑
1um，孔隙率为80～90％的纳米纤维膜。
[0011]优选的，步骤S1所述砂滤池活性污泥为新鲜活性污泥，将其与培养液混合作为接种物，新鲜污泥和培养液的用量比例不限，可选1:1。将新鲜活性污泥按照10
‑
50g/m2均匀涂布到纳米纤维膜上。
[0012]优选的，步骤S3所述的培养液成分如下(每升)：0.2mM NH4Cl，50mg KH2PO4，75mg KCl，50mg MgSO4·
7H2O，584mg NaCl，4g CaCO3，1ml TES，1ml SWS。
[0013]TES成分为(每升)：34.4mg MnSO4·
H2O，50mg H3BO3，70mg ZnCl2，72.6mg Na2MoO4·
2H2O，20mg CuCl2·
2H2O，24mg NiCl2·
6H2O，80mg CoCl2·
6H2O，1g FeSO4·
7H2O。
[0014]SWS成分为(每升)：0.5g NaOH，3mg Na2SeO3·
5H2O，4mg Na2WO4·
2H2O，最终培养液调节pH至7
‑
7.5。
[0015]上述步骤中，S1将纳米纤维膜平铺于抽滤接种装置中，将活性污泥均匀涂布在纳米纤维膜表面，并借助真空抽滤方法对活性污泥进行初步高效固定与接种；
[0016]S2将接种后的纳米纤维膜卷覆于支撑板之上，并平行栅式间隔布置于核心富集区，以确保培养液与接种污泥的纳米纤维膜充分接触；
[0017]S3配制的培养液进入核心富集区后，水流方向与前述纳米纤维膜及其负载的活性污泥平行，可避免短流现象，并使培养液与活性污泥充分接触，且有效减少水流对生物膜的水力冲击，减少生物量的流失，从而实现从活性污泥中对comammox菌的超富集。
[0018]本专利技术还提供了一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的系统，所述系统包括前置接种装置1，以及依次连接的进水池4、进水泵6、进水缓冲区7、核心富集区8、以及出水口10；
[0019]所述前置接种装置1包括高效接种器2及位于其底部的真空泵3；
[0020]所述进水池4通过进水泵6连接至所述进水缓冲区7；
[0021]所述核心富集区8中呈平行栅式间隔排布支撑板9。
[0022]所述高效接种器2上部为敞口的长方体，下部为倒四棱台形状，上部与下部以穿孔板11连接，下部底端出水管接至布氏漏斗12，布氏漏斗12与真空泵3用气管连接。
[0023]所述高效接种器2的穿孔板11穿孔分布密度为70％
‑
90％，穿孔板长宽比为1
‑
4:1，优选1:1。利用前置接种装置1接种时，真空泵3抽滤的真空度维持为0.35bar
‑
0.45bar。
[0024]所述进水缓冲区7长度与核心富集区8的长度之比1:15
‑
20，进水缓冲区7后部设置一块垂直于水面的孔板5，其孔径为1
‑
5mm。
[0025]核心富集区8有效容积为1.5
‑
3L，核心富集区8高度为15
‑
20cm，核心富集区内支撑板9间距为3mm
‑
10mm，每张支撑板9的长度为20
‑
35cm，每张支撑板9的厚度为2mm
‑
5mm，核心富集区8内支撑板9数量为4
‑
10张。
[0026]核心富集区8采用水平流运行方式，水力停留时间为10
‑
20小时。
[0027]本专利技术有益的技术效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米纤维膜的超富集comammox的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、首先借助前置接种装置(1)对活性污泥进行固定：选用PS溶于DMF中搅拌均匀制成聚合物溶液，并利用静电纺丝方法制备成纳米纤维膜，将纳米纤维膜平铺于高效接种器(2)的孔板上，取自来水厂的砂滤池活性污泥均匀涂布在纳米纤维膜表面，借助真空抽滤方法对活性污泥进行初步固定与接种；S2、将接种后的纳米纤维膜卷覆于支撑板(9)之上，并平行栅式间隔布置于核心富集区(8)，确保培养液与接种污泥的纳米纤维膜充分接触；S3、将培养液借助进水泵(6)的提升，经进水缓冲区(7)均匀布水后，进入核心富集区(8)，水流方向与前述纳米纤维膜及其负载的活性污泥平行，可避免短流现象并有效减少水流对生物膜的水力冲击，减少生物量的流失，从而实现从活性污泥中对comammox的超富集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米纤维膜的制备借助静电纺丝技术，选用PS作为溶质，选用DMF作为溶剂，在室温下混合均匀使其成为质量浓度为20％
‑
30％的聚合物溶液，工作距离为10
‑
20cm，工作电压为10
‑
15KV，环境温度为20
‑
25℃，环境湿度为30
‑
45％RH，制成纳米纤维直径为100nm
‑
1um，孔隙率为80～90％的纳米纤维膜。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述活性污泥为河流型水源河流下游的水厂砂滤池的中下层30
‑
40cm处污泥，将其与培养液混合作为接种物，将新鲜活性污泥按照10
‑
50g/m2均匀涂布到纳米纤维膜上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述的培养液每升成分如下：0.2mM NH4Cl，50mg KH2PO4，75mg KCl，50mg MgSO4·
7H2O，584mg NaCl，4g CaCO3，1mlTES，1ml SWS；其中，每升TES的成分为：34.4mg MnSO4·
H2O，50mg H3BO3，70mg ZnCl2，72.6mg Na2MoO4·
2H2O，20mg CuCl2·
2H2O，24mg NiCl2·
6H2O，80mg CoCl2·<...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐量，李世阳，孙悦，吴明红，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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