一種富集和分離硝化菌的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種富集和分離硝化菌的裝置及方法，該裝置包括硝化處理池，所述硝化處理內設有隔板，將其分為富集池和分離池兩部分；所述富集池的底部設有曝氣裝置，曝氣裝置的上方設有膜組件，富集池的內部填裝有兩種填料；第一填料的比重為0.95～0.98g/L，粒徑為3～5cm；第二填料的比重為1～2.2g/L，粒徑為0.15～0.3mm；所述分離池的下部設有用于分離第一填料和第二填料的濾網；濾網上方設有第一填料收集口和排水口，濾網下方設有第二填料收集口；所述隔板上設有排水閘，排水閘位于所述濾網上方。本發明專利技術裝置能夠同時實現硝化菌的富集和分離，且硝化菌富集純度高、富集量大。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水處理
，尤其涉及一種富集和分離硝化菌的裝置及方法。
技術介紹
在生化處理過程中，氨氮的去除主要依靠硝化細菌，而消化細菌與生物系統中的異養菌相比，增加速率慢、對溶解氧、水溫、有毒物質敏感，耐偶發性沖擊弱，導致生化處理系統的硝化功能不穩定；因而，保證出水氨氮穩定達標是目前污水處理廠面臨的重大挑戰。直接投加硝化菌是快速恢復硝化功能的有效手段。目前，市售的硝化菌劑菌種純度高、數量大，但菌劑單一，投入到污水生物系統中時與污水生物系統原有微生物相的相容性差，不容易發揮效果或效果不具備持久性。而采用活性污泥直接富集培養硝化菌，產生的硝化菌劑具有成本低、對環境的適應性較高、菌種豐富等特點，可解決市售菌劑成本高，實際工程應用過程中效果不好的難題。此外，由于硝化菌的自我凝聚性不好，需依附異養菌或載體進行生長(Diab,S.；Shilo,M.,Effect of adhesion to particles on the survival and activity of Nitrosomonas sp.and Nitrobacter sp.Archives of Microbiology 1988,150(4),387-393.)，當培養液中有機碳源濃度低時，活性污泥中異養菌占比減少，硝化菌純度升高，但另一方面意味著污泥性狀不好，絮體松散，游離的硝化菌增多，分離沉淀效果差。申請公布號為CN102674539A的專利技術專利申請文獻公開了一種以低碳源高氨氮為培養基，采用膜生物反應器富集硝化污泥的方法，該方法的特點為培養基中有機碳源含量低，硝化菌純度高，但游離硝化菌增多，堵塞膜孔，加重膜污染。申請公布號為CN1041843858A的專利技術專利申請文獻公開了一種污水處理系統及其運行方法，該系統提供了硝化活性污泥的富集和分離系統，該方法通過旋流分離器對活性污泥進行分離，解決了硝化污泥難分離的問題。但是，上述方法需外置設備，增加了成本及操作的復雜性。硝化菌的固定化可解決菌體流失問題，有利于硝化菌的分離。目前常用的固定化方法主要有微生物自固定化、包埋法和載體結合法。微生物自固定化是通過細胞間的自交聯作用進行固定，硝化菌間自交聯作用弱，需要投加一定比例的碳源用于異養菌的生長，使硝化菌與異養菌之間產生交聯作用，此方法獲得的硝化菌純度低，不利于保存。包埋法是通過多聚化合物包裹細菌，例如，申請公布號為CN103013973A的專利技術專利申請文獻公開了一種采用改性天然凹凸棒石吸附材料和高分子材料聚乙烯醇和海藻酸鈉利用吸附包埋技術固定硝化菌的方法，該方法的硝化菌分離效果好，但固定化硝化菌存在制備步驟多的問題。載體結合法是通過自然吸附固定和通過化學鍵作用產生的表面吸附方法，利用離子交換樹脂、活性炭、PVC、棉纖維等多種載體進行吸附，具有操作簡單，對細胞活性影響較小的特點，適合實際工程應用，但不同的載體對硝化菌的吸附均有所不同，有必要篩選獲得一種載體，使得硝化菌的吸附量和分離最大化。申請公布號為CN104962505A的專利技術專利申請文獻公開了一種以碳酸氫銨和預處理的城市污水為培養基，采用序批式的運行模式，以懸浮填料為載體固定化硝化菌的方法。該方法實現了對部分硝化菌的固定，未將剩余的活性污泥中的硝化菌進行充分利用。另外，硝化菌的保存基質通常由氮源、少量有機碳、微量元素和堿度組成，該基質與硝化菌富集的培養基相近，但富集反應器中大部分氨氮已轉化硝氮，富集反應器的營養液與硝化菌的保存基質不同。因此，富集反應器中的硝化菌需與反應器中的營養液進行分離，分離后需重新添加保存基質以滿足硝化菌保存。于此同時，固定化的硝化菌后可提高生物強化效果，目前硝化菌的投加均為一次性投加，不能回收，投加成本高(Herrero,M.；Stuckey,D.C.,Bioaugmentation and its application in wastewater treatment:A review.Chemosphere 2015,140,119-28)。因此，在污水處理中，仍存在硝化污泥富集純度低、分離難等問題有待解決。
技術實現思路
本專利技術提供了一種富集和分離硝化菌的裝置及方法，該裝置能夠同時實現硝化菌的富集和分離，且硝化菌富集純度高、富集量大，富集得到兩種固定化硝化菌劑。一種富集和分離硝化菌的裝置，包括硝化處理池，所述硝化處理內設有隔板，將其分為富集池和分離池兩部分；所述富集池的底部設有曝氣裝置，曝氣裝置的上方設有膜組件，富集池的內部填裝有兩種填料；第一填料的比重為0.95～0.98g/L，粒徑為3～5cm；第二填料的比重為1～2.2g/L，粒徑為0.15～0.3mm。所述分離池的下部設有用于分離第一填料和第二填料的濾網；濾網上方設有第一填料收集口和排水口，濾網下方設有第二填料收集口；所述隔板上設有排水閘，排水閘位于所述濾網上方。與單填料載體相比，雙填料可通過不同作用力去吸附硝化菌，解決單一填料不能完全吸附的問題；同時，選擇兩種不同比重和不同粒徑的填料有助于硝化菌的分離，形成不同類型的固定化硝化菌劑，有助于滿足不同的投加需求。由于雙載體的比重和粒徑不同，第一填料易浮于溶液表層且粒徑大，第二填料易沉淀至底部且粒徑小，通過分離池內設有的濾網將第一填料截留在濾網上部，第二填料易沉降通過濾網沉于分離池底部。硝化菌自我凝聚性不好，需依附異養菌或載體進行生長；為避免硝化菌在富集過程中隨出水流失，現有的硝化菌富集技術往往是向反應器中添加有機碳源，促使異養菌生長后與硝化菌共同形成絮體；但這一操作難免會降低硝化菌的純度、并提高硝化污泥的保存難度。采用兩種不同比重、粒徑的填料使硝化菌直接富集在填料表面，無需投加有機碳源產生異養菌來為硝化菌提供附著載體，這樣做不僅節約了運行成本(節省碳源投加)，還提高了硝化菌的富集量和純度，同時可減少硝化污泥保存過程中異養菌消耗溶解氧給硝化活性帶來的負面影響，更有利于硝化菌的保存。作為優選，所述的第一填料為環形填料或球形填料，材質為含微量元素的聚乙稀或聚偏氟乙烯，環表面為鋸齒狀，比表面積為200～1200m2/m3。更優選，所述的第一填料為MBBR填料。硝化菌是一種附著生長的微生物，在pH＞5的環境中，其表面一般帶負電荷；MBBR填料因融合多種有利于微生物快速附著生長的微量元素，在pH為中性的環境中一般表面帶正電荷，硝化菌通過靜電作用吸附在填料上，且其具有耐腐蝕性好、耐沖擊、成本低和可塑性強等特點。作為優選，所述的第二填料為活性碳或沸石，比表面積為500～2000m2/g。活性炭或沸石具有較大的比表面積，同時表面和內部分布有不同大小的孔，大孔有利于細菌吸附生長，小孔有利于吸收氨氮和溶解氧，相比于蒙脫石和火山巖等填料，活性炭和沸石具有更高的氨氮吸附量，硝化菌更易在上面附著。比表面積大，硝化菌附著的面積大，但過大的比表面積會降低填料的孔隙率，影響營養物質和溶解氧的傳質，降低硝化菌的活性。為了提高填料的流化狀態和填料的混勻度，減輕膜污染和污泥沉積；作為優選，所述富集池經導流板分隔成兩個區域，分別為第一富集區和第二富集區，兩個富集區的頂部和底部均相互連通，所述曝氣裝置和膜組件位于第一富集區內。進一步優選，所述導流板上端與液面的距離占總液位高度的比例為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種富集和分離硝化菌的裝置，包括硝化處理池，其特征在于，所述硝化處理內設有隔板，將其分為富集池和分離池兩部分；所述富集池的底部設有曝氣裝置，曝氣裝置的上方設有膜組件，富集池的內部填裝有兩種填料；第一填料的比重為0.95～0.98g/L，粒徑為3～5cm；第二填料的比重為1～2.2g/L，粒徑為0.15～0.3mm；所述分離池的下部設有用于分離第一填料和第二填料的濾網；濾網上方設有第一填料收集口和排水口，濾網下方設有第二填料收集口；所述隔板上設有排水閘，排水閘位于所述濾網上方。

【技術特征摘要】
1.一種富集和分離硝化菌的裝置，包括硝化處理池，其特征在于，所述硝化處理內設有隔板，將其分為富集池和分離池兩部分；所述富集池的底部設有曝氣裝置，曝氣裝置的上方設有膜組件，富集池的內部填裝有兩種填料；第一填料的比重為0.95～0.98g/L，粒徑為3～5cm；第二填料的比重為1～2.2g/L，粒徑為0.15～0.3mm；所述分離池的下部設有用于分離第一填料和第二填料的濾網；濾網上方設有第一填料收集口和排水口，濾網下方設有第二填料收集口；所述隔板上設有排水閘，排水閘位于所述濾網上方。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的第一填料為環形填料或球形填料，材質為聚乙稀或聚偏氟乙烯，比表面積為200～1200m2/m3。3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的第一填料為MBBR填料。4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的第二填料為活性碳或沸石；比表面積為500～2000m2/g。5.如權利要求1述的裝置，其特征在于，所述富集池經導流板分隔成兩個區域，分別為第一富集區和第二富集區，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盛曉琳，劉銳，陳呂軍，
申請(專利權)人：浙江清華長三角研究院，
類型：發明
國別省市：浙江;33