[發明專利]一種用于硝化菌劑生產和保存的裝置及方法

在審

• 申請號: 202210352973.6
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114774267A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 葉林;馬燕燕;孫浩浩;吳兵;張徐祥;任洪強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/26;C12M1/12;C12M1/04;C12M1/00
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 王玉姣

本發明公開了一種用于硝化菌劑生產和保存的裝置及方法，屬于廢水處理領域。所述裝置包括：用于硝化菌劑生產的第一反應器；用于硝化菌劑保存的第二反應器；所述第一反應器與所述第二反應器通過管道連通；所述第一反應器與所述第二反應器分別設置曝氣設備和pH監測調控設備；所述第二反應器中設置用于攔截第一反應器中生產得到的硝化菌劑的濾網容器。將第一反應器培養的硝化細菌泵入第二反應器的濾網容器中保存，從而可以在同一裝置中進行硝化菌劑的連續生產和保存。本發明實現了硝化菌劑的連續馴化、高效生產和高活性保存，并且裝置結構簡單、成本低廉、營養液利用率高，具有很好的環境價值和經濟價值。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，更具體地說，涉及一種用于硝化菌劑生產和保存的裝置及方法。

背景技術

近年來，由于農用化肥的大量使用和工業廢水、生活污水的過度排放，我國水體富營養化問題日益嚴重，不僅影響水體的使用功能，而且危害人類健康。氮素污染是導致水體富營養化的主要原因之一，為防止自然水體富營養化的發生需要在污水排入自然水體之前進行脫氮處理。常見的污水脫氮技術有物理、化學脫氮法和生物脫氮法，其中生物法由于具有高效、低耗的特點，因而被廣泛應用。廢水中存在著有機氮、NH₃-N、NO_x^－-N等形式的氮，其中以NH₃-N和有機氮為主要形式。在生物處理過程中，有機氮被異養微生物氧化分解，即通過氨化作用轉化為NH₃-N，而后經硝化過程轉化變為NO_x^－-N，最后通過反硝化作用使NO_x^－-N轉化成N₂逸入大氣。其中硝化過程包括亞硝化反應和硝化反應兩個步驟，分別由亞硝酸菌和硝酸菌完成，統稱為硝化細菌。硝化反應的適宜溫度范圍是30-35℃，溫度影響硝化增長速率，同時影響硝化細菌的活性。硝化反應在好氧環境下進行，當溶解氧濃度低于0.5-0.7mg/L時，硝化細菌無法生存，當溶解氧濃度低于2mg/L時，氮被完全硝化需要較長污泥停留時間，故一般使溶解氧濃度大于2mg/L以維持硝化細菌的高效生長。硝化反應的pH適宜范圍是7.2-8，硝化過程中產生大量的質子(H⁺)，需要大量的堿中和。由于硝化細菌是自養微生物，攝取CO₂等無機碳作為硝化反應的碳源，硝化過程細胞產率非常低，難以維持較高物質濃度，特別是在低溫的冬季，并且對pH、溫度、溶解氧等環境因素的變化極其敏感，故硝化反應速率較慢且易受水質變化的影響。這導致硝化反應往往是進行污水脫氮的關鍵限速步驟，因此，提高硝化過程的速度對提高污水處理效率、降低污水處理成本至關重要。

向污水生物處理系統中投加菌劑提高系統中硝化細菌的豐度是提高硝化速率最快速、最有效的手段之一。在實際污水處理系統中，由于受到有毒物質的沖擊或極端環境(如低溫)條件的影響，系統中的硝化細菌會大量減少，從而導致氨氮去除效率下降。在這種情況下，投加硝化菌劑可增加系統中硝化細菌的量，從而使系統的脫氮能力迅速恢復。因此，開發簡單、低成本的硝化菌劑生產技術具有重要意義。

另一方面，由于硝化細菌生長較慢，并且硝化菌劑作為一種產品一般不能在生產之后立刻應用于工程項目，需要保存一段時間。硝化細菌的自我凝聚能力差，需要依附異養菌或載體進行生長，為了避免硝化細菌在富集過程中隨出水流失，現有的硝化細菌富集技術往往是向反應器中添加有機碳源，促使異養菌和硝化細菌形成共絮體，但會降低硝化細菌的純度，過高的有機物濃度也會不利于硝化細菌的生長和保存。此外，硝化菌劑由于對溫度、pH耐受性低，經過噴霧干燥制成粉劑產品活性嚴重降低；凍干硝化菌劑的方法成本高、能耗大，不適于大規模生產；而最常見的液劑產品需要定時投加營養物以維持生存，又不易運輸、保質期短，如果保存不當會導致硝化細菌活性降低甚至死亡，因而開發高效、低成本的硝化細菌保存技術也具有重要意義。

發明內容

1.要解決的問題

針對目前硝化菌劑難以保存的問題，本發明提供了一種用于硝化菌劑生產和保存的裝置及方法。

2.技術方案