[发明专利]一种底物流加-间歇式运行的短程反硝化细菌富集方法

摘要

一种底物流加‑间歇式运行的短程反硝化细菌富集方法，属于水处理技术领域。以含有短程反硝化细菌的活性污泥为接种污泥，利用细菌发酵罐，采用底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行方法在短期内实现短程反硝化细菌菌群的富集培养。本发明所获得的短程反硝化细菌菌群在总细菌中占有数量优势，可以实现高亚硝酸盐反硝化速率，同时具备以硝酸盐为电子受体进行反硝化的能力。

主权项

1.一种底物流加‑间歇式运行的短程反硝化细菌富集方法，其特征在于，具体实施步骤如下：(1)以含有短程反硝化细菌的活性污泥为接种污泥，一次性投加亚硝酸盐和有机物(本发明采用NaNO2提供亚硝酸盐，CH3COONa提供有机物)作为反应底物间歇运行，体系中初始NO2‑‑N浓度[NO2‑‑N]开始、NO3‑‑N浓度[NO3‑‑N]开始、初始COD浓度[COD]开始，反应时间t1，反应结束NO2‑‑N浓度[NO2‑‑N]结束、NO3‑‑N浓度[NO3‑‑N]结束、COD浓度[COD]结束，使得[NO2‑‑N]结束为[NO2‑‑N]开始的0.1～0.6倍，[NOx‑‑N]＝[NO2‑‑N]+[NO3‑‑N]，计算此反应段的接种污泥的反硝化速率DNR和碳氮比[COD]反应/[NOx‑‑N]反应；(2)然后采用底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行方法，进行进水、反应、污泥沉淀、排水的间歇式运行模式，具体实施步骤如下：1)采用底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行方法是每个周期亚硝酸盐和有机物投加分为两种方式，即进水时先通过投加亚硝酸盐和有机物作为反应初始底物，反应开始时再通过流加方式向反应器中连续补充亚硝酸盐和有机物；进水后反应体系内初始NO2‑‑N浓度记为[NO2‑‑N]0；2)开启温度控制、pH、搅拌装置进行本周期反应、污泥沉淀、排水；3)底物(亚硝酸盐和有机物)流加即配制亚硝酸盐和有机物流加液于一储备器中、在每个间歇式运行周期连续不断地滴加供应于反应器内，即随着乙酸钠作为有机碳源进行以亚硝酸盐为电子受体的反硝化，连续不断地补充亚硝酸盐和有机物；4)第n个周期的亚硝酸盐反硝化速率记为DNRn，第n个周期反应体系中的亚硝酸盐流加速率[NO2‑‑N]add按照[NO2‑‑N]add＝(0.8～2.0)×DNRn‑1进行计算，第n个周期流加液碳氮比[COD]/[NO2‑‑N]按照[COD]/[NO2‑‑N]＝(0.8～1.5)×{[COD]反应/[NO2‑‑N]反应}n‑1进行计算；5)步骤(1)中间歇运行的亚硝酸盐反硝化速率计算如下：式中DNR：亚硝酸盐反硝化速率，mg/(L·h)；[NOx‑‑N]开始：初始NOx‑‑N浓度，[NOx‑‑N]＝[NO2‑‑N]+[NO3‑‑N]，mg/L；[NOx‑‑N]结束：反应结束NOx‑‑N浓度，mg/L；t1：反应时间，h；6)步骤(2)底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行的亚硝酸盐反硝化速率和COD利用速率计算如下：式中R：每个周期C反应速率，mg/(L·h)；[C]0：每个周期初始C浓度，mg/L；[C]add：每个周期C流加速率至反应液，mg/(L·h)；[C]end：每个周期反应结束C浓度，mg/L；t2：每个周期C流加时间也即反应时间，h；注：此公式可通用于计算各种反应底物流加‑间歇式运行的底物反应速率，C为具体反应底物，公式中各参数与结果图中各参数对应；本发明具体为：C＝NO2‑‑N或COD式中DNR：每个周期亚硝酸盐反硝化速率，mg/(L·h)；[NO2‑‑N]0：每个周期初始NO2‑‑N浓度，mg/L；[NO2‑‑N]add：每个周期亚硝酸盐流加速率至反应液，mg/(L·h)；[NO2‑‑N]end：每个周期反应结束NO2‑‑N浓度，mg/L；t2：每个周期亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h；式中CUR：每个周期COD利用速率，mg/(L·h)；[COD]0：每个周期初始COD浓度，mg/L；[COD]add：每个周期有机物流加速率至反应液，mg/(L·h)；[COD]end：每个周期反应结束COD浓度，mg/L；t2：每个周期有机物流加时间也即反应时间，h；7)步骤(2)底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行的各周期反应的实际碳氮比[COD]反应/[NO2‑‑N]反应计算如下：式中[COD]反应/[NO2‑‑N]反应：每个周期实际碳氮比；CUR：每个周期COD利用速率，mg/(L·h)；DNR：每个周期亚硝酸盐反硝化速率，mg/(L·h)。8)步骤(2)底物(亚硝酸盐和有机物)流加‑间歇式运行的每个周期所用底物的总质量根据以下公式计算：式中m：每个周期所用可提供C的物质的总质量，g；[C]add：每个周期亚硝酸盐流加速率至反应液，mg/(L·h)；t2：每个周期亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h；V：反应液体积，L；S：[C]基准值：可提供C的物质的质量(g)，为1L反应液提供C浓度，取100mg/L；注：此公式可通用于计算各种反应底物流加‑间歇式运行的底物流加液配制，C为具体反应底物，其中计算基准值S视具体反应底物而定，公式中各参数与结果图中各参数对应；本发明具体为：C＝NO2‑‑N或COD式中m1：每个周期所用NaNO2的总质量，g；[NO2‑‑N]add：每个周期亚硝酸盐流加速率至反应液，mg/(L·h)；t2：每个周期亚硝酸盐流加时间也即反应时间，h；V：反应液体积，L；S₁：[NO₂^‑‑N]基准值：NaNO₂(g)为1L反应液提供NO₂^‑‑N浓度，取100mg/L，计算方法本发明取0.493，即0.493gNaNO₂对应1L反应液的NO₂^‑‑N浓度100mg/L；式中m2：每个周期所用CH3COONa的总质量，g；[COD]add：每个周期有机物流加速率至反应液，mg/(L·h)；t2：每个周期有机物流加时间也即反应时间，h；V：反应液体积，L；S₂：[COD]基准值：CH₃COONa(g)为1L反应液提供COD浓度，取100mg/L，因CH₃COONa～2O₂，计算方法本发明取0.1281，即0.1281gCH₃COONa对应1L反应液的COD浓度100mg/L。