[发明专利]一种快速培养自养反硝化电缆细菌的方法、设备、及应用

说明书

本发明涉及水、废水或污水的生物处理技术领域，公开了一种快速培养自养反硝化电缆细菌的方法、设备、及应用，本发明中，通过营造专一适合自养反硝化电缆细菌生长的环境，并采用电场来富集环境中的自养反硝化电缆细菌，然后采用自养反硝化电缆细菌来脱除污水中的硝态氮和亚硝态氮，不需要投入有机物作为碳源，不会造成二次污染，不需要提前接种专门筛选的菌种并进行培养；从而极大降低了污水脱硝装置的使用难度、设备成本、及运行成本，且即使装置中的菌落遭到破坏也能很快恢复。

技术领域

本发明涉及水、废水或污水的生物处理技术领域，特别是涉及一种快速培养自养反硝化电缆细菌的方法、设备、及应用。

背景技术

污水中三个主要的指标是有机物含量（常以需氧量表示）、总氮、和总磷，污水处理过程中，主要就是为了降低这三个指标。一般而言，对于通常的污水，采用曝气池进行好氧消化就能有效去除其中的有机物和氮磷，对于污染程度特别重的污水，需要先用厌氧消化的方式去除其中的大部分有机物，再用曝气池进一步处理。

目前困扰污水处理的一大问题是硝态氮的去除，硝态氮由曝气池中的硝化细菌将氨氮和有机氮氧化而成。由于硝态氮非常稳定，曝气池中的很多微生物缺乏利用它作为氮源的生化机制，因此在曝气池中硝态氮的含量很难降低下来，从而导致最终排放的污水的总氮超标。

目前的硝态氮去除方法都不能令人满意。化学法，如离子交换法和反渗透法，需要消耗大量昂贵的耗材，成本很高。目前主要的硝态氮去除方式是硝化液内回流，也即将经过曝气池处理过的污水中回流到缺氧池中，利用缺氧池中的反硝化细菌进行反硝化处理，回流比通常为100%~400%。但很明显，这种方式由于涉及到回流，造成返混，极大地降低了整个污水处理装置的效率，提高污水处理的能耗以及成本。另一种方式是设置专门的反硝化深床滤池进行反硝化处理，但这种方式由于利用的主要是异养反硝化菌，需要额外投入有机物作为碳源，从而造成二次污染。

当然也有人尝试过采用自养反硝化菌来进行污水的反硝化处理(CN101973629B，CN104150592B，CN106315848B)，但由于自养反硝化菌生长缓慢且脆弱，因此需要在装置中专门接种菌种并提前进行长时间的培养，培养到菌落具备一定规模后才能进行污水处理。且一旦菌落受到破坏，整个装置即告报废，还需要从头开始菌落培养，因此这种方式尚未推广开来。

电缆细菌是一类特殊的细菌，广泛分布在河床或海床表面，这类细菌自身呈长条状，且在生长过程中会首尾相连，形成由多个细菌组成的细胞长链。这种细胞长链具有很好的导电性，一端连接电子供体（通常为河床内的有机物），一端连接电子受体（通常为氧或金属氧化物），从而充分利用河泥/海泥表面及深处的不同物质。由于具备这种特性，电缆细菌的生长及代谢均较快，且具备很强的电趋向电场的特性，在海床或河床中插入通电的电极之后，能很快富集大量的电缆细菌。

研究发现，部分电缆细菌具备反硝化能力（Yang Y , Zhao Y , Tang C , et al.Novel pyrrhotite and alum sludge as substrates in a two-tiered constructedwetland-microbial fuel cell[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 293(1):126087.），能够利用金属硫化物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，营化能自养生活。

发明内容

本发明提供一种快速培养自养反硝化电缆细菌的方法、设备、及应用。

解决的技术问题是：现有污水脱硝手段不能令人满意，化学法成本高昂，硝化液内回流法会降低整个污水处理装置的效率，反硝化深床滤池法会造成二次污染。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种快速培养自养反硝化电缆细菌的方法，包括以下步骤：