专利名称：一种快速启动厌氧氨氧化反应的方法
技术领域：
本发明涉及一种快速启动厌氧氨氧化反应的方法，属于水污染控制、环保净化处理技术领域。
背景技术：
根据2005、2006、2007年连续三年的中国环境质量公报氨氮是我国七大水系及主要湖泊、城市内湖等的主要污染物质之一。水体氮素污染最主要的是引起藻类的过度繁殖，导致水体富营养化。还会引起生态以及健康方面的有害影响，最直接的影响是氨对水生生物的毒害。同时也严重威胁人类的健康。目前高氮废水的处理还没有既经济又有效的处理方法，因此，脱氮技术便成为水污染治理技术和改善水环境质量研究的重要课题寻求一种经济有效去除水中的氮的生物脱氮工艺对解决我国水环境污染有着重要的意义。厌氧氨氧化(AnaerobicAmmonium Oxidation, ΑΝΑΜΜ0Χ)是指在厌氧条件下,微生物以亚硝酸盐氮为电子受体，氨氮为电子供体发生反应生成氮气的过程。厌氧氨氧化无需外加碳源，减少能耗和节省中和试剂，厌氧氨氧化反应脱氮效率高。对于C/N比低，可生化性差的废水如垃圾渗滤液等，厌氧氨氧化技术具有良好的开发应用前景。人类历史上首次关于ΑΝΑΜΜ0Χ现象的报道可以追溯到公元19世纪70年代，这也是人类历史上最早期的ΑΝΑΜΜ0Χ基础理论研究。1977年，根据化学反应自由能和热力学焓变的计算，奥地利化学家Broda预言了氨和亚硝酸盐在厌氧条件下经微生物催化作用后生成N2的可行性,并在国际杂志Microbiology上发表了题为《自然界中两种遗失的两种矿质营养菌》一文。但是，这一理论在相当长的一段时间内缺乏实验现象的佐证。直到20世纪90年代中期，Mulder等人才在荷兰Delft大学微生物技术实验室的废水处理系统中发现了氨和亚硝酸盐同时遗失的现象。根据Broda的假设，氨氮在厌氧条件下最终转化为N2。Van de Graaf等人采用同位素示踪技术，把15N加标记的氨氮投加到反应器中，以验证N2是否是由这些氨氮所产生。实验最终观察到了混合标记的14. 15N2， 佐证了 BiOda关于ΑΝΑΜΜ0Χ现象的假说。在厌氧条件下氨氮作为电子供体能使亚硝酸盐反硝化，这个过程被定义为厌氧氨氧化(Anoxic AMMonium OXidizing, ΑΝΑΜΜ0Χ)。这是人类历史上最早期的显现ΑΝΑΜΜ0Χ迹象的废水处理系统，相关研究成果发表在国际杂志FEMS Microbiological Ecology 上。从厌氧氨氧化纯培物中抽提DNA，进行聚合酶链式扩增反应、DNA测序和系统发育分析，研究者们最终能表明这种微生物是浮霉状菌纲(Planctomycetales)中的一种。 Strous等人在研究报告中指出，ΑΝΑΜΜ0Χ细菌是严格的化能自养厌氧细菌，生长条件严格， 倍增速率慢(1广21天)，且高细胞浓度时才具有活性。这一方面解释了研究者们无法用传统分离培养方法得到纯培物的原因，另一方面也预示着基于ΑΝΑΜΜ0Χ的研究将会面临着常规微生物研究所无法比拟的困难。随后，ΑΝΑΜΜ0Χ细菌的生理学特性包括细胞色素c在 468nm处特征吸收峰,细胞膜梯度脂以及厌氧氨氧化小体(anammoxsome)陆续被研究者们所报道并被认为是ΑΝΑΜΜ0Χ细菌的三个基本特性。
典型的ΑΝΑΜΜ0Χ细菌为革兰氏阴性球菌细胞形态不规则多呈弯月状，世代时间 10-30天。它们是厌氧化能自养型微生物。ΑΝΑΜΜ0Χ细菌细胞壁中缺乏肽聚糖，具有蛋白质的S层，细胞壁上存在漏斗状结构。和所有已知的原核细菌细胞不同，浮霉状菌纲中细菌的细胞结构很独特，包含一个膜包围的亚细胞空间。扫描电镜观察结果也证实了 ΑΝΑΜΜ0Χ 细菌有一个独特的膜包围区域，被命名为anammoxsome。Jos Schalk等人发现了此区域内包含大量的羟氨氧还酶(ΗΑ0)，即在催化NH20H氧化到N2过程中所需要的酶。HAO能氧化NH20H和联氨，在电子传递过程中每个缩合物包含24个细胞色素c单位。ΑΝΑΜΜ0Χ 细菌的细胞质被anammoxsome分为3个部分外部区域(细胞壁(cell wall),细胞质膜(cytoplasmic membrane), pp 质(paryphoplasm),细胞内质膜(intracytopIasmic membrane)。②核糖质(riboplasm)。③厌氧氨氧化体膜(anmmoxosome membrane),厌氧氨氧化小体(anammoxosome)，类核(nucleoid)。ΑΝΑΜΜ0Χ技术的研究和发展需要全球范围内各个领域研究者们的共同合作。目前研究主要集中在厌氧氨氧化分子生态学、生物化学、亚显微结构、生理学特性以及新陈代谢等方面。ΑΝΑΜΜ0Χ细菌的生理学特性、自然界ΑΝΑΜΜ0Χ细菌分布和活性的检测、以及应用 ΑΝΑΜΜ0Χ细菌进行废气或废水中的脱氮处理等，也成为了目前极为热点的研究问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种快速启动厌氧氨氧化反应的方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下在自主研发的厌氧反应器中，通过水力条件的控制，驯化、培养厌氧氨氧化污泥。所述厌氧氨氧化培养方式为连续培养。采用人工合成废水为进水基质，接种厌氧颗粒污泥。所述厌氧氨氧化培养方式为通过水力停留时间(HRT)缩短形成的选择沉降压， 促进厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化培养。接种颗粒污泥采自柠檬酸厂，其特性为粒径分布0. 8-2. Omm的颗粒污泥占大多数，为68% ;湿密度为I. 03g/mL ;沉降速度为38. 05-84. 23 m/h ;总悬浮固体(TS)含量为 7. 25% ;挥发性悬浮固体(VS)含量为6. 18%。所述厌氧氨氧化污泥培养的反应器为自主研发，如下所示
该反应器由进水区I、污泥床区2、出水区3三部分组成。采用加热套管4对其进行保温。该反应器运行时，底部进水，顶部出水，由于水力条件的作用可以在反应器中下部形成沉降性能好的颗粒污泥组成污泥床区，加速对污染物质的降解和去除。SHAPE \* MERGEF0RMAT
所述厌氧氨氧化培养人工合成废水组成为
表I实验进水水质
权利要求
1.一种快速启动厌氧氨氧化反应的方法，其特征在于，采用厌氧反应器，接种厌氧颗粒污泥，通过水力条件的控制，实现厌氧氨氧化。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，水力条件控制为停留时间的不断缩短。
3.根据权利要求I 所述的方法，其特征在于，停留时间为4小时。
全文摘要
本发明公开了一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法。接种颗粒污泥，采用自主研发的厌氧反应器，经过55d的启动，可以成功培养出具有脱氮性能高、外观红色、沉降速度良好的厌氧氨氧化颗粒污泥，有效缩短厌氧氨氧化反应的启动。
文档编号C02F3/28GK102583727SQ20121001624
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者李媛, 赵明星, 阮文权 申请人:江南大学