[發明專利]溶解氧自動化控制的MBR全程硝化菌富集裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710041783.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106830302B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 胡寶蘭;楊韋玲;胡佳杰;王家騏;葉天強;胡勤海;鄭平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高;傅朝棟

本發明公開了一種溶解氧自動化控制的MBR全程硝化菌富集裝置及其方法。它包括反應器、進水桶、水浴鍋和控制柜，其中反應器主體為圓柱形罐體，罐體下方設有進水口，通過內置的膜組件排水，罐體內填充填料，罐體上方設有DO探頭和采樣口，罐體外側設有控溫夾套，罐體底部設有曝氣盤，可以調控反應器中的溶解氧濃度，同時也能起攪拌的作用，并防止膜組件堵塞。本發明可以為全程硝化菌提供低溶解氧、低營養物質的環境，反應器內部填充的填料比表面積大，可供微生物附著生長，出水采用了膜組件，可以有效防止生物量的流失，通過溶解氧探頭、空氣泵和氮氣鋼瓶控制反應器內溶解氧在較低水平，從而實現全程硝化菌的有效富集，獲得高純的富集培養物。

技術領域

本發明屬于環保裝置領域，具體涉及一種溶解氧自動化控制的MBR全程硝化菌富集裝置及其方法。

背景技術

長期以來硝化作用都被認為是分兩步進行，第一步是由氨氧化細菌(AOB)或氨氧化古菌(AOA)將氨(NH₄⁺)氧化成亞硝酸鹽(NO₂^-)，第二步是由亞硝酸鹽氧化菌(NOB)將亞硝酸鹽(NO₂^-)氧化成硝酸鹽(NO₃^-)，氨氧化微生物和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)都不能同時氧化兩種物質。然而能量分析發現，全程硝化能獲得比單步氧化反應更大的能量，理論上存在全程硝化菌。Costa團隊在十年前對硝化作用分步進行的機制做了研究，認為將硝化作用分成兩步進行可以提高生長速率，但微生物從每摩爾基質中獲得的能量較少。而一步式全程硝化可以從每摩爾基質中獲得更多的能量，但由于反應路徑長，生長速率更為緩慢。因此，全程硝化菌傾向于生長在緩流、生長基質濃度低的生境中，并且往往會形成微生物絮體或生物膜。2015年，Holger Daims，Maartje A.H.J.Van Kessel等人陸續發現并培養出了能夠同時將氨氧化為亞硝酸鹽，并將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的菌種，這些菌都屬于硝化螺菌屬。

從全程硝化菌的首次發現到現在僅僅一年多的時間，對它的研究尚處于起步階段，大量的謎題等待人們揭開，因此，研究全程硝化菌的生理生化特性具有重要的意義。然而，全程硝化菌生長緩慢，富集培養中來自氨氧化細菌、氨氧化古菌、亞硝酸鹽氧化菌，以及厭氧氨氧化菌的競爭，導致很難獲得高純的全程硝化菌富集培養物，這極大地限制了該反應的機理研究和應用研究。為獲得高純的全程硝化菌富集培養物，需要提供具選擇性富集條件的裝置，即選擇性地促進全程硝化菌生長，并限制其他菌的生長，所以有必要設計一種專門用于全程硝化菌富集的裝置。

發明內容

本發明的目的是通過在反應器中加入膜組件以克服現有裝置生物量易流失的缺點，并為全程硝化菌的富集培養提供低溶解氧、低基質濃度的環境，構建一種溶解氧自動化控制的MBR全程硝化菌富集裝置。

溶解氧自動化控制的MBR全程硝化菌富集裝置，包括反應器、水浴鍋和進水桶，其中反應器包括圓柱形罐體、反應器進水口、內置膜組件、真空表、自吸泵、調節閥、流量計、曝氣盤、DO探頭、反應器采樣口、控溫夾套、控溫夾套出水口、控溫夾套進水口、空氣閥、電磁閥、氮氣鋼瓶、進水桶進料管、進水泵和空氣泵；反應器主體為圓柱形罐體，罐體下側設有反應器進水口，罐體中設有內置膜組件，用于反應器出水，膜組件依次連接真空表、自吸泵、調節閥和流量計，用于調控出水速率，膜組件下側設有曝氣盤，曝氣盤的進氣口分兩路，分別連接氮氣鋼瓶和空氣泵，與氮氣鋼瓶相連的管路上設置電磁閥，與空氣泵相連的管路上設置空氣閥；反應器頂部設有DO探頭和反應器采樣口，反應器外側設有中空的控溫夾套，控溫夾套下部設有與內腔相通的控溫夾套進水口，上部有與內腔相通的控溫夾套出水口；水浴鍋與控溫夾套出水口和控溫夾套進水口相連，構成循環回路；反應器進水口通過進水泵與進水桶進料管相連，進水桶進料管置于進水桶中。

作為優選，還設有控制柜，控制柜與DO探頭、空氣閥和電磁閥相連。

作為優選，所述的反應器內部填充有填料。