快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置和方法_2

文档序号:8294880阅读:来源:国知局
AMO微生物利用的甲烷量,解决了现有技术中甲烷溶解度低导致的可利用甲烷量少、限制Nx-DAMO微生物生长致使富集速度缓慢的问题。2)同时以甲烷吸附材料为载体供微生物富集形成生物膜,有效截留微生物,解决悬浮生长模式导致的生物量流失问题,防止微生物流失,增大了微生物量。缩短富集时间,实现Nx-DAMO微生物的快速富集,并获得更大的反应速率。3)减小了现有技术中为了增大甲烷溶解度而采用高压而存在的危险性问题。4)既可做间歇模式运行,也可做连续模式运行,解决单一间歇模式反应器污泥流失,生长饱和时间短以及必须通过高压来增大甲烷溶解度的问题。5)通过铺设吸附膜和曝气板,增大过气面积,解决现有技术中气液接触不充分和吸附量不足的问题。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置的结构示意图。
[0028]图2是图1中的装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0029]实施例一、构建快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置
[0030]一、快速富集硝态氮还原型厌氧甲烷氧化菌的装置,包括圆柱形玻璃材质的反应器主体1,在反应器主体I侧壁外设有外壳体2,反应器主体I和外壳体2之间形成夹层腔,外壳体2上设有与夹层腔相通的水浴进口 5和水浴出口 6,水浴进口 5和水浴出口 6—下一上相对设置在外壳体2上;反应器主体I上设有出液管3、进液管4和预留管7,出液管3、进液管4和预留管7伸到外壳体2外;反应器主体I的顶端设置有顶盖8,反应器主体I上端设有电极口 9和采气管10,采气管10为T形管,顶端为采气管,侧面设有排气支管10a,采气管10与排气支管1a结合在一起设置为T形口能够减少占用反应器顶端面积以便设置更多孔口,采气管设置在顶端方便取样针插入。顶盖8与反应器主体I采用螺旋配合,出液管3、进液管4、预留管7、电极口 9、采气管10和进气管11上均有与螺旋密封盖配合的螺纹。采气管10和电极口 9的数量均为两个,预留管7的数量为4个,多设置管口可以方便不同使用需要,不使用时用密封盖密封即可。
[0031]反应器主体I底部设置有进气管11,反应器主体I内侧壁的中部沿周向设置有4个吸附层支撑架12,吸附层支撑架12上安装有吸附层13,吸附层13沿反应器主体I的径向设置,反应器主体I内壁下部沿周向设置有4个曝气板支撑架14,曝气板支撑架14上安装有曝气板15。吸附层13的材料为颗粒活性炭或活性碳纤维丝;曝气板15上设有孔径为3?50mm的曝气孔。
[0032]二、甲烷吸附材料预处理与吸附层制作
[0033]按照一个有效容积为2L的反应器装置,所用活性碳纤维丝的量为18g ;如果吸附层是用颗粒活性炭制作,活性炭颗粒物用量为50g。
[0034]吸附材料预处理与吸附层制作:
[0035]以活性碳纤维丝为甲烷吸附材料时:实验前先将18g活性碳纤维丝样品在150°C下烘干2h,放入干燥器冷却,然后将的活性碳纤维丝平铺在一张圆形涤纶筛网上,再盖上一张同样大小的圆形涤纶筛网(8目-10目),以尼龙线固定,即制作好了吸附层。
[0036]以颗粒活性炭为甲烷吸附材料时:实验前先将活性炭颗粒物样品50g在150°C下烘干2h,放入干燥器冷却,然后将活性炭颗粒物平铺在纱布上,再铺上一层纱布,最后以上下两层圆形涤纶筛网(8目-10目)夹住,以尼龙线固定,即制作好了一层颗粒活性炭网。将四层颗粒活性炭网叠放,以硬质细钢丝连结,即制作好了吸附层。
[0037]在反应器底部放入磁力搅拌子,将制作好的吸附层固定在吸附层支撑架12上即可。
[0038]实施例二、污泥预处理与接种
[0039]—、矿物质配方
[0040]每升泥水反应液(按定容后准备进行反应的泥水混合液体积计算)中含如下重量的下列矿物质组分:
[0041]KHCO3:1.0-1.5g ;KH 2P04:0.06g ;CaCl 2.2H20:0.3g ;MgS04.7H20:0.2g。
[0042]二、配制微量元素溶液
[0043](I)酸性微量元素溶液:用蒸馏水配制,每升溶液中含有2.1g FeSO4.7H20,0.07gZnSO4.7Η20,0.12g CoCl2.6Η20,0.5g MnCl2.4Η20,0.32g CuSO4,0.1g NiCl2.6Η20,0.015gH3BO3, 10mMHClo
[0044](2)碱性微量元素溶液:用蒸馏水配制,每升溶液中含有0.07g SeO2,0.05gNa2WO4.2H20,0.25g Na2MoO4, 1mM NaOH。
[0045]三、污泥预处理与接种
[0046]污泥预处理:将60ml的景观湖湖泊底泥、400ml的污水处理厂厌氧污泥和450ml的稻田土沉积物混合均匀,在连续曝氮气条件下用生理盐水冲洗污泥3-5次。
[0047]污泥接种:在有效体积为2L的反应器中倒入预处理后的泥水混合物,再加入酸性微量元素溶液0.5ml,碱性微量元素溶液0.2ml,将矿物质用少量蒸馏水溶解,矿物质成分和用量为:KHCO3:1.6-2.4g ;KH 2P04:0.096g ;CaCl 2.2H20:0.48g ;MgS04.7H20:0.32g,加入反应器中,最后加入蒸馏水使得泥水反应液总体积为1.6L,。
[0048]实施例三、间歇式运行富集以NO2-为电子受体的n-DAMO细菌
[0049]一、搭建间歇式反应器:
[0050]将实施例二中接种了污泥的反应器通过水浴进口 5和水浴出口 6上连接的橡胶管与恒温水浴锅中的潜水泵相连接,形成恒温水浴循环系统。将在线PH分析仪的电极插入反应器顶部的电极口 9,套上密封垫和螺纹盖与反应器密封形成实时检测pH和温度的分析系统。进液管4、出液管3、进气口 11连上橡胶管用止水夹密封,采气管10用带取样垫的盖子密封,排气支管1a连上橡胶管通到室外,以止水夹密封。未用到的孔口用螺旋盖密封,以保证反应器的密闭体系。反应器运行时放置在磁力搅拌器上,形成搅拌系统。
[0051]二、间歇式反应器运行:
[0052]在培养以NO2-为电子受体的n-DAMO细菌反应器中,打开进气口 11和排气支管10a,通入含90%甲烷、5% 0)2和5%\的混合气体,含甲烷的混合气体由进气口 11进入反应器内,再通过曝气板15进入到反应器中部,甲烷气体溶解入液体,同时由固定在中部的吸附层13吸附甲烷,并且排出反应器中的溶解氧,使反应器中溶解氧降为O (在上部预留管7中插入溶解氧监测仪查看溶解氧量),剩余气体通过排气支管1a排出反应器,曝气10分钟左右后停止曝气,关闭进出气口。用注射器通过进液管4加入2.3ml的ImoVLNO2--N母液使反应器中NO2-N含量为20mg/L。磁力搅拌子转速控制在100?200rpm ;通过pH电极定期监测pH和温度,pH控制在7?7.5,温度控制在30°C ;用玻璃取样针插入采样口 1a的取样垫,准确抽取Iml反应器内部上空气体,取气样通过气相色谱监测氮气、甲烷气体的含量和变化,根据监测情况补充甲烷气体使其浓度保持在60%以上,压力为I?1.5个大气压;通过出液管3取反应器内液体样品监测亚硝酸盐的浓度,N02_浓度低于10mg/L时及时添加亚硝酸盐。
[0053]n-DAMO微生物以亚硝酸盐为电子受体,以甲烷为电子供体,将亚硝酸盐和甲烷转化为氮气和二氧化碳而排出,同时微生物在甲烷吸附层上挂膜富集。
[0054]间歇式运行的反应器运行周期为I个月,每个月换一次反应器中的水,并加入前述配置的矿物
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