[发明专利]一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的方法及装置

说明书

本发明公开了一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的方法及装置，属于水处理技术领域，该装置包括反应器主体、与所述反应器主体管路连接的进水系统和与所述反应器主体管路连接的污泥回流装置；其中，所述反应器主体包括微生物电化学反应器，所述微生物电化学反应器内设置有阳极碳纤维刷、参比电极和阴极碳纤维刷；本发明使用导电性好、生物亲和性好、经济环保的碳纤维作为生物膜载体，运用微生物电化学原理，强化厌氧氨氧化细菌的活性，缩短厌氧氨氧化工艺启动时间和实现长期平稳运行，为新型生物脱氮技术的广泛运用提供理论基础。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的方法及装置。

背景技术

污水处理方法可以分为物理化学法和生物法，其中生物法因其处理效果好而被广泛应用；同时，传统的生物法需要投加碳源，增加二次污染。因此，新型的生物脱氮技术--厌氧氨氧化技术是解决此问题的新方向。

厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术作为一种新型生物脱氮技术被广泛地研究，与传统的硝化反硝化技术相比，具有无需外加碳源、无需曝气、污泥产率低等诸多优点。在厌氧条件下，厌氧氨氧化细菌能分别利用亚硝酸盐(N0₂^--N)和氨氮(NH₄⁺-N)作为电子受体和电子供体，一步转化生成氮气。然而，厌氧氨氧化技术在实际应用中存在一些不足，由于厌氧氨氧化细菌生长缓慢、细胞倍增时间较长，导致厌氧氨氧化工艺启动时间较长；而且厌氧氨氧化细菌对环境条件极其敏感，如污废水中的有机物、溶解氧、盐度和重金属离子等。因此，厌氧氨氧化细菌的快速富集一直是该类工艺首要突破的难题，研究新的富集方法和装置，对推动厌氧氨氧化工艺大规模的应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，促进厌氧氨氧化细菌的新陈代谢，加速厌氧氨氧化细菌的增殖和快速富集。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的装置，包括反应器主体、与所述反应器主体管路连接的进水系统和与所述反应器主体管路连接的污泥回流装置；其中，所述反应器主体包括微生物电化学反应器，所述微生物电化学反应器内设置有阳极碳纤维刷、参比电极和阴极碳纤维刷；所述阳极碳纤维刷和阴极碳纤维刷分别与恒电位仪相连接。

进一步地，所述反应器主体还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器的转子为八角型转子。

进一步地，所述阳极碳纤维刷和阴极碳纤维刷通过钛丝缠绕固定于所述微生物电化学反应器顶部，并通过钛丝与所述恒电位仪相连接。

进一步地，所述参比电极为Ag/AgCl电极。

进一步地，所述进水系统包括氮气瓶、DO/pH监测仪Ⅰ、进水泵和贮水箱；所述贮水箱底部设有曝气管，所述曝气管通过管路与所述氮气瓶连接；所述贮水箱上部设有注水口和单向出气阀；所述贮水箱内部设有加热棒。

进一步地，所述污泥回流系统包括出水蠕动泵、回流污泥蠕动泵和二沉池，所述二沉池上设有二沉池上部取水口。

本发明还提供一种电化学驯化厌氧氨氧化细菌的方法，所述方法采用上述的电化学驯化厌氧氨氧化细菌的装置，包括以下步骤：

(1)将接种污泥接种到微生物电化学反应器中；

(2)通过加热棒控制贮水箱中含氮污水的水温在35℃；开启氮气瓶，通过曝气管吹脱除氧20-30min；

(3)将含氮污水通过进水泵注入微生物电化学反应器中；

(4)开启磁力搅拌器，转速100-300r/min；

(5)监测微生物电化学反应器内的pH，使pH保持在7.5-8.2之间；