一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法与流程

本发明涉及厌氧氨氧化活性的测定方法，属于水生态修复领域。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，人民的生活水平的不断提高，对水资源的需求日益增加，污水的排放量也增加，同时污水中的氮含量也不断上升，由此造成水资源极度的匮乏，水污染加剧已逐渐成为制约我国社会经济发展的重要因素。其中氨氮是我国水质监测的主要项目之一。水体中的氨氮不仅是主要污染物，而且也是引起水体富营养化的主要元凶。因此，人们开始关注不需要外加碳源的厌氧氨氧化工艺，该工艺首先是在好氧条件下，好氧氨氧化菌把一半的氨氮转化为亚氮，紧接着厌氧氨氧化菌把剩余的氨氮和生成的亚氮直接反应生成氮气，该工艺与传统的硝化反硝化工艺相比，具有反应路径短，节省60％以上的曝气，100％的碳源，脱氮效率高等优点，因此，厌氧氨氧化工艺对废水处理有着非常重要的意义。但是，对于城市河道中氮污染的治理研究较少。城市污染河道也具有一定的脱氮能力，对于其中的机理研究表明，河道底泥中存在多种氮转化途径，包括硝化反硝化，硫酸盐厌氧氨氧化和厌氧氨氧化，由于反应途径复杂且厌氧氨氧化并不是完全占优势，因此无法准确的直接测定，因此，如何准确的测定河道中的厌氧氨氧化活性就显得格外重要。这样也为城市污染河道的生态修复提供新的思路。

目前厌氧氨氧化工艺在污水处理厂是可以成功启动的，因为污水处理厂可以通过人工创造环境条件，使其适于厌氧氨氧化菌微生物的生长和繁殖。但是厌氧氨氧化工艺能否在污染的自然河流、湖泊中启用，很大程度取决于其中的厌氧氨氧化菌活性，目前尚没有测定实际污染的自然河流、湖泊中厌氧氨氧化菌活性的方法。

技术实现要素：

本发明是要解决目前没有测定实际污染的自然河流、湖泊中厌氧氨氧化菌活性的方法的技术问题，而提供一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法。

本发明的河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法，法包括以下步骤：

一、在河道取样点现场测定溶解氧浓度、温度和ph值，其中溶解氧浓度记作c0，温度记为t0，ph值记为p0；用水样采样器采取河水水样，用泥土采样器采取三份河道同一深度的底泥泥样并混合均匀；

二、测定河水水样的化学需氧量(cod)、氨氮浓度、亚氮浓度、硝氮浓度和硫酸盐浓度，将化学需氧量(cod)记为m1，氨氮浓度记为m2，亚氮浓度记为m3，硝氮浓度记为m4，硫酸盐浓度记为m5；

三、配置三种人工模拟河水，其中

人工模拟河水i含有有机物、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐，其cod为m1±15％m1，氨氮浓度为m2±5％m2，亚氮浓度为m3±5％m3、硝氮浓度为m4±5％m4，硫酸盐浓度为m5±5％m5，ph值为p0±0.5；

人工模拟河水ii含有氨氮、亚氮和硫酸盐，其氨氮浓度为m2±5％m2，亚氮浓度为m3±5％m3，硫酸盐浓度为m5±5％m5，ph值为p0±0.5；

人工模拟河水ⅲ含有有机物、氨氮、亚氮和硝氮，其cod为m1±15％m1，氨氮浓度为m2±5％m2，亚氮浓度为m3±5％m3、硝氮浓度为m4±5％m4，ph值为p0±0.5；

四、将河道底泥泥样取出四份，一份用来测定底泥中的污泥浓度(mlvss)，记为m6；其余三份分别命名为泥样a、泥样b、泥样c；将泥样a、泥样b、泥样c先分别用磷酸盐缓冲溶液清洗干净，再离心分离，然后将泥样a用人工模拟河水i清洗，泥样b用人工模拟河水ii清洗，泥样c用人工模拟河水ⅲ清洗；

五、将清洗后的泥样分别加入反应器中，再按污泥浓度为m6，向在泥样a中加入人工模拟河水i，向泥样b加入人工模拟河水ii，向泥样c加入人工模拟河水ⅲ，然后将装有泥样a、b、c的反应器放入恒温振荡器中；再记录各泥样的起始总氮浓度tn始，泥样a、b和c的起始总氮浓度分别记为tn始a、tn始b和tn始c；

六、在恒温振荡器内各反应器内混合液的ph值为p0±0.5、溶解氧浓度为c0±0.1mg/l、温度为t0±1℃的条件下震动反应，反应结束后，测定各泥样的总氮浓度tn末，泥样a、b和c的总氮浓度分别记为tn末a、tn末b和tn末c；

七、计算总氮去除速率v，其中其中t为运行时间；泥样a、b和c的总氮去除速率分别记为va、vb、vc；其中va代表河道底泥中硝化反硝化、硫酸盐氨氧化、厌氧氨氧化(活性之和)过程总氮去除速率之和，vb为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之和，vc为硝化反硝化活性和厌氧氨氧化活性之和；

八、计算厌氧氨氧化活性vanammox，其中vanammox＝vc-(va-vb)，单位为mg/d/gvss。

更进一步地，步骤四中河道底泥泥样每份取5～10g；

更进一步地，步骤四中所述的磷酸盐缓冲溶液的ph值为7.0～7.5的缓冲溶液。

更进一步地，步骤六中恒温振荡器的震动转速为100～200r/min；

更进一步地，步骤六中恒温振荡器每天震动反应20～24h，共反应3～7天；

本发明采取实际受污染的河流底部的底泥，经过处理后，确定河道底泥的量，分配到三个反应器中进行，以人工配水模拟实际河水，按照料河道取样点现场的溶解氧浓度、温度和ph值模拟实际河流的水质和环境条件进行培养、反应，测定各反应器的活性，然后计算出河道底泥厌氧氨氧化活性。过程速度快，且准确，不仅对厌氧氨氧化工艺在河流中的进一步应用具有非常重要地意义，而且对可持续污水处理理念的发展也具有非常积极的推动作用。

附图说明

图1是实施例1的测试装置示意图，其中1为反应器，2为振荡器，3为ph测试仪，4为do测定仪。

具体实施方式

用下面的实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法，按以下步骤进行：

一、在受污染的河道取样点现场测定溶解氧浓度、温度和ph值，其中溶解氧浓度记作c0，c0＝0.82mg/l，温度记为t0，t0＝25℃，ph值记为p0，p0＝8.00；用水样采样器采取河水水样，用泥土采样器采取三份河道同一深度的底泥泥样并混合均匀；水样及泥样分别装入相应的取样管，带回实验室处理；

二、测定河水水样中的化学需氧量(cod)、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐的浓度，化学需氧量记为m1，m1＝80mg/l，氨氮浓度记为m2，m2＝40mg/l，亚氮浓度记为m3，m3＝1mg/l，硝氮浓度记为m4，m4＝3mg/l，硫酸盐浓度记为m5，m5＝50mg/l；

三、配置三种人工模拟河水，其中

人工模拟河水i含有有机物、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐，其cod为m1，氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3、硝氮浓度为m4，硫酸盐浓度为m5，ph值为p0；

人工模拟河水ii含有氨氮、亚氮和硫酸盐，其氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3，硫酸盐浓度为m5，ph值为p0；

人工模拟河水ⅲ含有有机物、氨氮、亚氮和硝氮，其cod为m1，氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3、硝氮浓度为m4，ph值为p0；

四、取出河道底泥泥样四份，每份10g，一份用来测定底泥中的污泥浓度(mlvss)，记为m6，m6＝10000mg/l；其余三份分别命名为泥样a、泥样b、泥样c；将泥样a、泥样b、泥样c先分别用配好的磷酸盐缓冲溶液清洗三次，再离心分离，然后将泥样a用人工模拟河水i清洗三次，泥样b用人工模拟河水ii清洗三次，泥样c用人工模拟河水ⅲ清洗三次；其中所述的磷酸盐缓冲溶液的配制方法为：称取8g氯化钠、0.2氯化钾、1.44磷酸氢二钠、0.24磷酸二氢钠，溶于500ml水中，调节ph到7.2，定容到1l，室温下保存；

五、将清洗后的泥样分别加入容积为100ml离心管中，再按污泥浓度为m6，向在泥样a中加入人工模拟河水i，向泥样b加入人工模拟河水ii，向泥样c加入人工模拟河水ⅲ，然后将装有泥样a、b、c的反应器放入恒温振荡器中；再记录各泥样的起始总氮浓度tn始，泥样a、b和c的起始总氮浓度分别记为tn始a、tn始b和tn始c；其中tn始a＝39.81mg/l、tn始b＝39.76mg/l、tn始c＝40.55mg/l；再在每个反应器中放入一个ph计3的探测头和do测定仪4的探测头，用于监测ph值和溶解氧浓度；

六、每天在恒温振荡器2震动转速为150r/min、各反应器内混合液的ph值为p0±0.5、各反应器内混合液的溶解氧浓度为c0±0.1mg/l、各反应器内混合液的温度为t0±1℃的条件下震动反应20h，反应4天后，测定各泥样的总氮浓度tn末，泥样a、b和c的总氮浓度分别记为tn末a、tn末b和tn末c；tn末a＝1.44mg/l、tn末b＝10.64mg/l、tn末c＝8.51mg/l；

七、计算总氮去除速率v，其中其中t为运行时间，t＝4d；泥样a、b和c的总氮去除速率分别记为va、vb、vc；其中va代表河道底泥中硝化反硝化、硫酸盐氨氧化、厌氧氨氧化过程总氮去除速率之和，vb为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之和，vc为硝化反硝化活性和厌氧氨氧化活性之和；计算结果：va＝0.959mg/d/gvss、vb＝0.728mg/d/gvss、vc＝0.801mg/d/gvss；

八、计算厌氧氨氧化活性vanammox，其中vanammox＝vc-(va-vb)；vanammox＝0.570mg/d/gvss。

本实施例采用的反应器为序批式反应器，为保证运行条件和实际河水相符，采用旋涡震荡器设置150转/min，使反应器中的水可以模拟现实河道中水的反应状况。实际河道底泥，经过一定处理，放入活性测定装置运行，定期取出水水样，测定进/出水污染物的浓度，计算出三个反应器的活性，最终得出厌氧氨氧化的活性。本方法是一种行之有效的测定河道底泥厌氧氨氧化活性的方法。

实施例2：本实施例的河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法，按以下步骤进行：

一、在受污染的河道取样点现场测定溶解氧浓度、温度和ph值，其中溶解氧浓度记作c0，c0＝1.77mg/l，温度记为t0，t0＝15.7℃，ph值记为p0，p0＝7.93；用水样采样器采取河水水样，用泥土采样器采取三份河道同一深度的底泥泥样并混合均匀；水样及泥样分别装入相应的取样管，带回实验室处理；

二、测定河水水样中的化学需氧量(cod)、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐的浓度，化学需氧量记为m1，m1＝70mg/l，氨氮浓度记为m2，m2＝35mg/l，亚氮浓度记为m3，m3＝0.6mg/l，硝氮浓度记为m4，m4＝2.8mg/l，硫酸盐浓度记为m5，m5＝40mg/l；

三、配置三种人工模拟河水，其中

人工模拟河水i含有有机物、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐，其cod为m1，氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3、硝氮浓度为m4，硫酸盐浓度为m5，ph值为p0；

人工模拟河水ii含有氨氮、亚氮和硫酸盐，其氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3、硫酸盐浓度为m5，ph值为p0；

人工模拟河水ⅲ含有有机物、氨氮、亚氮和硝氮，其cod为m1，氨氮浓度为m2，亚氮浓度为m3、硝氮浓度为m4，ph值为p0；

四、取出河道底泥泥样四份，每份10g，一份用来测定底泥中的污泥浓度(mlvss)，记为m6，m6＝12000mg/l；其余三份分别命名为泥样a、泥样b、泥样c；将泥样a、泥样b、泥样c先分别用配好的磷酸盐缓冲溶液清洗三次，再离心分离，然后将泥样a用人工模拟河水i清洗三次，泥样b用人工模拟河水ii清洗三次，泥样c用人工模拟河水ⅲ清洗三次；其中所述的磷酸盐缓冲溶液的配制方法为：称取8g氯化钠、0.2氯化钾、1.44磷酸氢二钠、0.24磷酸二氢钠，溶于500ml水中，调节ph到7.2，定容到1l，室温下保存；

五、将清洗后的泥样分别加入容积为100ml离心管中，再按污泥浓度为m6，向在泥样a中加入人工模拟河水i，向泥样b加入人工模拟河水ii，向泥样c加入人工模拟河水ⅲ，然后将装有泥样a、b、c的反应器放入恒温振荡器中；再记录各泥样的起始总氮浓度tn始，泥样a、b和c的起始总氮浓度分别记为tn始a、tn始b和tn始c；其中tn始a＝34.71mg/l、tn始b＝35.02mg/l、tn始c＝35.21mg/l；再在每个反应器中放入一个ph计3的探测头和do测定仪4的探测头，用于监测ph值和溶解氧浓度；

六、每天在恒温振荡器2震动转速为180r/min、各反应器内混合液的ph值为p0±0.5、各反应器内混合液的溶解氧浓度为c0±0.1mg/l、各反应器内混合液的温度为t0±1℃的条件下震动反应20h，反应7天后，测定各泥样的总氮浓度tn末，泥样a、b和c的总氮浓度分别记为tn末a、tn末b和tn末c；tn末a＝0.51mg/l、tn末b＝7.85mg/l、tn末c＝2.74mg/l；

七、计算总氮去除速率v，其中其中t为运行时间，t＝7d；泥样a、b和c的总氮去除速率分别记为va、vb、vc；其中va代表河道底泥中硝化反硝化、硫酸盐氨氧化、厌氧氨氧化过程总氮去除速率之和，vb为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之和，vc为硝化反硝化活性和厌氧氨氧化活性之和；计算结果：va＝0.407mg/d/gvss、vb＝0.323mg/d/gvss、vc＝0.387mg/d/gvss；

八、计算厌氧氨氧化活性vanammox，其中vanammox＝vc-(va-vb)；vanammox＝0.302mg/d/gvss。

本实施例采用的反应器为序批式反应器，为保证运行条件和实际河水相符，采用旋涡震荡器设置180转/min，使反应器中的水可以模拟现实河道中水的反应状况。实际河道底泥，经过一定处理，放入活性测定装置运行，定期取出水水样，测定进/出水污染物的浓度，计算出三个反应器的活性，最终得出厌氧氨氧化的活性。本方法是一种行之有效的测定河道底泥厌氧氨氧化活性的方法。