本发明公开了一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，采用直径为3cm的轻质球形塑料填料作为载体，培养基液为啤酒废水及多种工业废水，培养装置由主反应器和预反应器组成。预反应器利用主反应器培养后的残液进行再培养，未饱和载体再转移到主反应器进一步培养，既充分利用了培养基液，又为载体提供了预附着的过程，提高了培养基的利用率和载体的附着效率，两个反应器实现了自控连续运行。本发明避免了菌剂过多流失，风干保存更为便捷，获得了较高的细胞浓度，提高了菌剂的稳定性和耐受能力。
1.一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，具有如下步骤：
①分别在主反应器(1)和预反应器(16)中加入各自总填料体积1/4的球形塑料载体，并向两反应器中注满已接种异养硝化-好氧反硝化菌剂的培养基液，打开曝气装置A(5)和3
曝气装置B(20)，调节曝气量为0.3～0.6m/h，以保证两反应器内流化效果良好，开始培养；
②第一个周期即0～24h，首先进行主反应器(1)培养基液的循环；
打开主反应器(1)的排料阀门A(7)，培养基液进入固液分离器A(8)，培养基液残液经过格栅A(29)、残液排放口A(30)流出，进入储液池(15)储备，当主反应器(1)中的液面下降到液位计A(4)设定的液面高度即初始液面1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A(7)，同时通过培养基注入口A(12)向主反应器(1)补充新鲜的培养基液到原始液位，并通过补料口A(11)和补料口B(25)向两个反应器内分别再加入各自总填料体积1/4的球形塑3
料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
③第二个周期即24～48h，填料仍未达到饱和，同时进行预反应器(16)和主反应器(1)的培养基液循环；
自控装置同时打开两个反应器的排料阀门A(7)和排料阀门B(22)，培养基液进入固液分离器A(8)和固液分离器B(23)；进入主反应器(1)固液分离器A(8)的培养基液残液经过格栅A(29)、残液排放口A(30)流出，进入储液池(15)储备；进入预反应器(16)固液分离器B(23)的培养基液废液经格栅B(27)、废液排放口B(28)流出，直接排入系统外的废液池；
当两个反应器中的液面下降到液位计A(4)与液位计B(19)设定的液面高度即初始液面的
1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A(7)和排料阀门B(22)，同时向主反应器补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵(14)，将储液池A(15)中的培养基液残液抽到预反应器(16)中，到达原始液位，并向两个反应器内再分别加入各自总填料体积1/4的3
球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
⑤第四个周期即72～96h，两个反应器中首批投加的各自总填料体积1/4的球形塑料载体菌剂生长量达到最大，进入可沉降状态，沉积于沉淀区A(6)和沉淀区B(21)内；主反应器(1)内的填料由于补充新鲜培养基液培养，填料基本达到饱和；预反应器(16)内的填料由于利用培养基液残液循环培养，填料未达到饱和，需要进一步附着培养，所以进行填料和培养基液的循环；自控装置同时打开两个反应器的排料阀门，培养基液夹带填料进入固液分离器A(8)和固液分离器B(23)；进入主反应器(1)固液分离器A(8)的培养基液残液经过格栅A(29)、残液排放口A(30)流出，进入储液池(15)储备；进入预反应器(16)固液分离器B(23)的培养基液的废液经格栅B(27)、废液排放口B(28)流出，直接排入系统外的废液池，两个固液分离器中的填料被格栅A(29)和格栅B(27)截留而留在固液分离器A(8)和固液分离器B(23)中；当两个反应器中液面下降到液位计A(4)与液位计B(19)设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A(7)和排料阀门B(22)；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器的固液分离器底部的固液分离器阀门A(9)和固液分离器阀门B(24)，预反应器(16)固液分离器B(23)中的载体依靠重力流入主反应器(1)；
主反应器(1)固液分离器A(8)中的载体经饱和载体排放口A(10)排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存，；再向主反应器(1)补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵(14)，将储液池(15)中的培养基液的残液抽到预反应器(16)中，到达原始液位；再向预反应器中补充总填料体积1/4的球形塑料载体，调整两个反应器的3
曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；此时启动完成；
每隔一个周期即24h，两个反应器中将有各自总填料体积1/4的球形塑料载体由于重力大于水流上升力而沉积到沉淀区A(6)与沉淀区B(21)内，主反应器沉淀区A(6)的载体为已附着完成的饱和载体，预反应器沉淀区B(21)的载体为需进一步附着培养的未饱和载体；自控装置同时打开主反应器和预反应器的排料阀门A(7)和排料阀门B(22)，培养基液夹带填料进入固液分离器A(8)和固液分离器B(23)；进入主反应器(1)固液分离器A(8)的培养基液残液经过格栅A(29)流出，进入储液池(15)储备；进入预反应器(16)固液分离器B(23)的培养基液废液经格栅B(27)流出，直接排入废液池；填料均被两格栅截留而留在两固液分离器中；当两个反应器中液面下降到设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器固液分离器底部的排料阀门，预反应器(16)固液分离器B(23)中的载体依靠重力流入主反应器(1)；主反应器(1)固液分离器A(8)中的载体经饱和载体排放口A(10)排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存；再向主反应器(1)补充新鲜的培养基液到原始液位；
自控装置启动离心泵(14)，将储液池(15)中的培养基液残液抽到预反应器中，到达原始液位；再向预反应器(16)中补充总填料体积1/4的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量3
2.根据权利要求1的一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，其特征能在于，所述步骤(1)①的总填料体积为主反应器(1)或者预反应器(16)有效容积的
所述主反应器(1)或者预反应器(16)的有效容积为0.8m。
3.根据权利要求1的一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，其特征能在于，所述步骤(1)①的培养基液还包括造纸废水、食品厂废水、皮革废水及各种工业加工业废水；
4.根据权利要求1的一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，其特征能在于，所述步骤(1)、步骤(2)当运行稳定后，其曝气量基本无需调整。
5.根据权利要求1的一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，其特征能在于，所述步骤(1)、步骤(2)排出系统的饱和载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器(16)的补充载体。
一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方
法
技术领域
[0001] 本发明属于环境工程水处理微生物菌剂培养方法，尤其涉及一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法。
背景技术
[0002] 循环培养是通过某种方式将细胞保留在培养罐中加以循环利用的培养方式，一般通过沉降、离心和膜过滤等方式进行。这些方式都各有一些优缺点，沉降法设备简单，能耗低，但由于培养基较稠密，尤其是培养后期，生物体和培养基混合在一起呈果冻状，难以沉降，培养废液难以分离；离心法适用于含多种粒子的工业培养基，对于大型系统比较合适，但工艺比较复杂，能耗较高；膜过滤法去除废液较彻底，但膜容易被堵塞，且需要添加泵等设备，能耗较高。这几种循环培养方式不但在培养阶段存在一些缺陷，在菌剂保存阶段也会有一些问题，由于菌剂含水率很高，且不易使用风干等方法除去水分，菌剂的干燥保存比较困难。
[0003] 载体附着法是高密度培养方式的一种，在培养基中加入载体后，大部分生物体会附着在载体内外表面生长，可以解决传统的菌剂培养方法中，生物体分散生长、固体含水率高而导致固液分离困难的问题，采用合适的方法就能高效地分离废液，从而可以改善沉降、离心和膜过滤等方式在分离废液中存在的缺点。菌剂保存方面，载体附着式循环培养也可以克服传统循环培养的缺陷，由于菌剂附着在载体上，生物体有了支撑，并且载体孔隙率很高，使得风干保存方便且迅速。
发明内容
[0004] 本发明的目的，是针对传统菌剂循环培养方式，如沉降、离心和膜过滤等在废液分离和干燥保存中的不足，将载体附着与循环培养相结合，提供一种实现菌剂高效培养的新的培养方法。
[0005] 本发明通过如下技术方案予以实现。
[0006] 一种异养硝化-好氧反硝化菌剂的载体附着式循环培养方法，具有如下步骤：
[0007] (1)启动
[0008] ①分别在主反应器1和预反应器16中加入各自总填料体积1/4的球形塑料载体，并向两反应器中注满已接种异养硝化-好氧反硝化菌剂的培养基液，打开曝气装置A5和曝3
气装置B20，调节曝气量为0.3～0.6m/h，以保证两反应器内流化效果良好，开始培养；
[0009] 所述的培养基液为啤酒废水；
[0010] ②第一个周期即0～24h，首先进行主反应器1培养基液的循环；
[0011] 打开主反应器1的排料阀门A7，培养基液进入固液分离器A8，培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备，当主反应器1中的液面下降到液位计A4设定的液面高度即初始液面1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7，同时通过培养基注入口A12向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位，并通过补料口A11和补料口B25向两个反应器内分别再加入各自总填料体积1/4的球形塑料载体；调整两个反应器的3
曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
[0012] ③第二个周期即24～48h，填料仍未达到饱和，同时进行预反应器16和主反应器1的培养基液循环；
[0013] 自控装置同时打开两个反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器1固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27、废液排放口B28流出，直接排入系统外的废液池；当两个反应器中的液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22，同时向主反应器补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池A15中的培养基液残液抽到预反应器16中，到达原始液位，并向两个反应器内再分别加入各自总填料体积1/4的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为3
0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
[0014] ④第三个周期即48～72h，重复步骤3操作；
[0015] ⑤第四个周期即72～96h，两个反应器中首批投加的各自总填料体积1/4的球形塑料载体菌剂生长量达到最大，进入可沉降状态，沉积于沉淀区A6和沉淀区B21内；主反应器1内的填料由于补充新鲜培养基液培养，填料基本达到饱和；预反应器16内的填料由于利用培养基液残液循环培养，填料未达到饱和，需要进一步附着培养，所以进行填料和培养基液的循环；自控装置同时打开两个反应器的排料阀门，培养基液夹带填料进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器1固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液的废液经格栅B27、废液排放口B28流出，直接排入系统外的废液池，两个固液分离器中的填料被格栅A29和格栅B27截留而留在固液分离器A8和固液分离器B23中；当两个反应器中液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器的固液分离器底部的固液分离器阀门A9和固液分离器阀门B24，预反应器16固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器1；主反应器1固液分离器A8中的载体经饱和载体排放口A10排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存，；再向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液的残液抽到预反应器16中，到达原始液位；再向预反应器中补充总填料体积1/4的球形塑料载体，调整两个3
反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；此时启动完成；
[0016] (2)运行
[0017] 每隔一个周期即24h，两个反应器中将有各自总填料体积1/4的球形塑料载体由于重力大于水流上升力而沉积到沉淀区A6与沉淀区B21内，主反应器沉淀区A6的载体为已附着完成的饱和载体，预反应器沉淀区B21的载体为需进一步附着培养的未饱和载体；自控装置同时打开主反应器和预反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液夹带填料进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器1固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27流出，直接排入废液池；填料均被两格栅截留而留在两固液分离器中；当两个反应器中液面下降到设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门；
30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器固液分离器底部的排料阀门，预反应器16固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器1；主反应器1固液分离器A8中的载体经饱和载体排放口A10排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存；再向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液残液抽到预反应器中，到达原始液位；再向预反应器16中补充总填料体积1/4的球形
3
塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好。
[0018] 所述步骤(1)①的总填料体积为主反应器1或者预反应器16有效容积的1/2。
[0019] 所述主反应器1或者预反应器16的有效容积为0.8m3。
[0020] 所述步骤(1)①的培养基液还包括造纸废水、食品厂废水、皮革废水及各种工业加工业废水。
[0021] 所述步骤(1)、步骤(2)当运行稳定后，其曝气量基本无需调整。
[0022] 所述步骤(1)、步骤(2)排出系统的饱和载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器16的补充载体。
[0023] 本发明与传统的沉降、离心和膜过滤循环培养方法相比较，大部分菌剂附着在载体上，可利用格栅轻易将废液分离掉，避免了菌剂过多流失，风干保存更为方便快捷，还能够保护微生物细胞不受水流剪切力的影，获得了较高的细胞浓度，提高了菌剂的稳定性和耐受能力。另外，本发明将主反应器的培养基废液在预反应器中继续利用，既充分利用了培养基，又为载体提供了预附着的过程，提高了载体附着的效率，两个反应器构成了载体和培养基的循环，实现了自动控制和连续运行。
附图说明
[0024] 图1是本发明载体附着式循环培养装置的结构示意图。
[0025] 图1中的附图标记如下：
[0026] 1———主反应器 2———外筒A
[0027] 3———内筒A 4———液位计A
[0028] 5———曝气装置A 6———沉淀区A
[0029] 7———排料阀门A 8———固液分离器A
[0030] 9———固液分离器阀门A 10———饱和载体排放口A[0031] 11———补料口A 12———培养基注入口A
[0032] 13———培养基循环管 14———离心泵
[0033] 15———储液池 16———预反应器
[0034] 17———外筒B 18———内筒B
[0035] 19———液位计B 20———曝气装置B
[0036] 21———沉淀区B 22———排料阀门B
[0037] 23———固液分离器B 24———固液分离器阀门B[0038] 25———补料口B 26———培养基注入口B
[0039] 27———格栅B 28———废液排放口B
[0040] 29———格栅A 30———残液排放口A
具体实施方式
[0041] 下面通过如下实施例对本发明予以进一步说明。
[0042] 以啤酒废水为培养基液，采用半循环方式(每次循环换掉一半培养基液)进行好氧菌的培养。一个完整的培养周期经过4次培养基液半循环，循环周期为24h，共96h后菌剂浓度达到最大，为14gMLSS/L；填料的附着率一般为30gMLSS/L时达到饱和，所以计算得到反应器的填料投加比为50％。
[0043] 反应器有效容积约为0.8m3，所以反应器内总填料体积为0.4m3，稳定运行后，控制3
曝气量，以保证两反应器内流化效果良好；每次循环排出1/4的填料，体积为0.1m，固液分
3
离器的体积为0.1m，足够容纳排出的填料。
[0044] 预反应器由于采用培养基残夜培养，菌剂生长量较主反应器小，但为了实现两个反应器同步运行，也采用半循环的方式，填料装填率为50％，设定循环4次，循环周期为24小时，并在稳定运行后，控制曝气量大小，每次循环排出1/4的填料。
[0045] 具体步骤如下：
[0046] (1)启动
[0047] ①为了在反应器内形成载体附着的梯度，把0.4m3的填料分四次加入。分别在主3
反应器1和预反应器16中加入各自总填料体积1/4即0.1m 的球形塑料载体，并向两反应器中注满已接种异养硝化-好氧反硝化菌剂的培养基液，打开曝气装置A5和曝气装置B20，
3
调节曝气量为0.3～0.6m/h，以保证两反应器内流化效果良好，开始培养；
[0048] 所述主反应器1和预反应器16为气升式反应器；
[0049] 所述的总填料体积为主反应器1或者预反应器16有效容积的1/2；主反应器1及3
预反应器16的有效容积皆为0.8m ；
[0050] 作为载体的球形塑料填料为直径3cm的轻质填料；
[0051] 所述的培养基液为啤酒废水，还可以包括造纸废水、食品厂废水、皮革废水及各种工业加工业废水；
[0052] ②第一个周期即0～24h，由于填料附着时间较短，填料未达到饱和，沉降下来的填料较少，所以首先进行主反应器1培养基液的循环；
[0053] 打开主反应器1的排料阀门A7，培养基液(可能夹带少许填料，暂且忽略不计)进入固液分离器A8，培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备，当主反应器1中的液面下降到液位计A4设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7，同时通过培养基注入口A12向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位，并通过补料口A11和补料口B25向两个反应器内分别再加入各自总填料体积1/43 3
即0.1m 新鲜的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
[0054] ③第二个周期即24～48h，沉降下来的填料仍较少，填料仍未达到饱和，所以同时进行预反应器16和主反应器1的培养基液循环；
[0055] 自控装置同时打开两个反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液(可能夹带少许填料，暂且忽略不计)进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器(1)固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27、废液排放口B28流出，直接排入系统外的废液池；当两个反应器中的液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22，同时向主反应器补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池A15中的培养基液的残液抽到预反应器16中，到达原始液位，并向两个反应器内再分别加入各自总填料体积1/43 3
即0.1m 新鲜的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；
[0056] ④第三个周期即48～72h，重复步骤3操作；
[0057] ⑤第四个周期即72～96h，两个反应器中首批投加的各自总填料体积1/4即0.1m3的球形塑料载体菌剂生长量达到最大，进入可沉降状态，沉积于沉淀区A6和沉淀区B21内；主反应器1内的填料由于补充新鲜培养基液培养，填料基本达到饱和；预反应器16内的填料由于利用培养基液残液循环培养，填料未达到饱和，需要进一步附着培养，所以进行填料和培养基液的循环；自控装置同时打开两个反应器的排料阀门，培养基液夹带填料进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器1固液分离器A8的培养基液残液经过格栅A29、残液排放口A30流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液的废液经格栅B27、废液排放口B28流出，直接排入系统外的废液池，两个固液分离器中的填料被格栅A29和格栅B27截留而留在固液分离器A8和固液分离器B23中；当两个反应器中液面下降到液位计A4与液位计B19设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门A7和排料阀门B22；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器的固液分离器底部的固液分离器阀门A9和固液分离器阀门B24，预反应器16固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器1；主反应器1固液分离器A8中的载体经饱和载体排放口A10排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存，排出系统的载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器16的补充载体；再向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液的残液抽到预反应器16中，到
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达原始液位；再向预反应器中补充总填料体积1/4即0.1m 新的球形塑料载体，调整两个反
3
应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好；此时启动完成；
[0058] (2)运行
[0059] 每隔一个周期即24h，两个反应器中将有各自总填料体积1/4即0.1m3新的球形塑料载体由于重力大于水流上升力而沉积到沉淀区A6与沉淀区B21内，主反应器沉淀区A6的载体为已附着完成的饱和载体，预反应器沉淀区B21的载体为需进一步附着培养的未饱和载体；自控装置同时打开主反应器和预反应器的排料阀门A7和排料阀门B22，培养基液夹带填料进入固液分离器A8和固液分离器B23；进入主反应器1固液分离器A8的培养基液的残液经过格栅A29流出，进入储液池15储备；进入预反应器16固液分离器B23的培养基液废液经格栅B27流出，直接排入废液池；填料均被两格栅截留而留在两固液分离器中；当两个反应器中液面下降到两液位计设定的液面高度即初始液面的1/2位置时，自控装置自动关闭排料阀门；30s后，待液体流净，自控装置打开两个反应器固液分离器底部的排料阀门，预反应器16固液分离器B23中的载体依靠重力流入主反应器1；主反应器1固液分离器A8中的饱和载体经饱和载体排放口A10排出系统，进入风干区，风干后的菌剂脱离载体，进行常温储存；排出系统的载体经过洗净消毒后，可重新作为预反应器16的补充载体；再向主反应器1补充新鲜的培养基液到原始液位；自控装置启动离心泵14，将储液池15中的培养基液的残液抽到预反应器中，到达原始液位；再向预反应器16中补充总填料体积1/43 3
即0.1m 新的的球形塑料载体；调整两个反应器的曝气量为0.3～0.6m/h，以保证流化效果良好。
[0060] 所述步骤(1)、步骤(2)的曝气量，当运行稳定后，基本无需调整。
