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一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法.pdf

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一种 河道 底泥厌氧氨 氧化 活性 测定 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910097557

申请日:

20190131

公开号:

CN109596796A

公开日:

20190409

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: G01N33/18;G01N33/24;C02F3/34 主分类号: G01N33/18;G01N33/24;C02F3/34
申请人: 郑州轻工业学院
发明人: 张肖静;张楠;马永鹏;谢旭扬;庞启;李英哲;郑淑滑;?#38498;?#39134;;刘洒;张涵;彭钊雪
地址: 450002 河南省郑州市金水区东风路5号
优先权:
专利代理机构: 23210 代理人: 王艳萍
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910097557

授权公告号:

法律状态公告日:

20190409

法律状态类型:

公开

摘要

一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,它涉及厌氧氨氧化活性的测定方法,它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?#38469;?#38382;题,本方法:测定溶解氧浓度、温度和pH值并在河道取水样、泥样;测定水样的化学需氧量、氨氮浓度、亚氮浓度、硝氮浓度和硫酸盐浓度,按水样的?#38382;?#37197;置三种人工模拟河水,第一种含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐,第二种含有氨氮、亚氮和硫酸盐,第三种含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮和硝氮;用三种人工模拟河水分别在模拟实际河流的水质和环?#31243;?#20214;进行反应,分别计算出总氮去除速率,进而计算厌氧氨氧化活性。本方法测定过程速度快,且准确,可用于水生态修复领域。

权利要求书

1.一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,其特征在于该方法包括以下步骤: 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、氨氮浓度、亚氮浓度、硝氮浓度和硫酸盐浓度,将化学需氧量记为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M3; 三、配置三种人工模拟河水,其中人工模拟河水I含有?#35874;?#29289;、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?#35874;?#29289;、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等量的四份,一份用来测定底泥中的污泥浓度,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; 八、计算厌氧氨氧化活性VAnammox,其中VAnammox=VC-(VA-VB),单位为mg/d/g VSS。 2.根据权利要求1所述的一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,其特征在于步骤四中河道底泥泥样每份取5~10g。 3.根据权利要求1或2所述的一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,其特征在于步骤四中所述的磷酸盐缓冲溶液的pH值为7.0~7.5。 4.根据权利要求1或2所述的一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,其特征在于步骤六中恒温振荡器的震动转速为100~200r/min。 5.根据权利要求1或2所述的一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法,其特征在于步骤六中恒温振荡器每天震动反应20~24h,共反应3~7天。

说明书


一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法
?#38469;?#39046;域


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?#38469;?br>

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?#21152;?#21183;,因?#23435;?#27861;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?#21442;?#22478;
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?#31243;?#20214;,使其适于厌氧氨氧化菌微生物的生长和繁?#22330;?#20294;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。


发明内容


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?#38469;?#38382;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C
0,温
度记为T
0,pH值记为P
0;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M
1,氨氮浓度记为M
2,亚氮浓度记为M
3,硝氮浓度记为M
4,硫酸盐
浓度记为M
5;


三、配置三种人工模拟河水,其中


人工模拟河水I含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐,其COD为M
1±15%M
1,氨氮
浓度为M
2±5%M
2,亚氮浓度为M
3±5%M
3、硝氮浓度为M
4±5%M
4,硫酸盐浓度为M
5±5%M
5,pH
值为P
0±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M
2±5%M
2,亚氮浓度为M
3
±5%M
3,硫酸盐浓度为M
5±5%M
5,pH值为P
0±0.5;


人工模拟河水Ⅲ含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮和硝氮,其COD为M
1±15%M
1,氨氮浓度为
M
2±5%M
2,亚氮浓度为M
3±5%M
3、硝氮浓度为M
4±5%M
4,pH值为P
0±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M
6;
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M
6,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P
0±0.5、溶解氧浓度为C

0.1mg/L、温度为T
0±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V
A、V
B、V
C;其中V
A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,V
B为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之
和,V
C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V
Anammox,其中V
Anammox=V
C-(V
A-V
B),单位为mg/d/g VSS。


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?#30340;?#25311;实际河流的水质和环?#31243;?#20214;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?#20013;?#27745;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C
0,C
0=0.82mg/L,温度记为T
0,T
0=25℃,pH值记为P
0,P
0=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M
1,M
1=80mg/L,氨氮浓度记为M
2,M
2=40mg/L,亚氮浓度记为M
3,M
3=1mg/L,硝氮
浓度记为M
4,M
4=3mg/L,硫酸盐浓度记为M
5,M
5=50mg/L;


三、配置三种人工模拟河水,其中


人工模拟河水I含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐,其COD为M
1,氨氮浓度为M
2,
亚氮浓度为M
3、硝氮浓度为M
4,硫酸盐浓度为M
5,pH值为P
0;


人工模拟河水II含有氨氮、亚氮和硫酸盐,其氨氮浓度为M
2,亚氮浓度为M
3,硫酸盐
浓度为M
5,pH值为P
0;


人工模拟河水Ⅲ含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮和硝氮,其COD为M
1,氨氮浓度为M
2,亚氮浓
度为M
3、硝氮浓度为M
4,pH值为P
0;


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M
6,M
6=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M
6,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P

0.5、各反应器内混合液的溶解氧浓度为C
0±0.1mg/L、各反应器内混合液的温度为T
0±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V
A、V
B、V
C;其中V
A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,V
B为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之和,V
C
为硝化反硝化活性和厌氧氨氧化活性之和;计算结果:V
A=0.959mg/d/g VSS、V
B=0.728mg/
d/g VSS、V
C=0.801mg/d/g VSS;


八、计算厌氧氨氧化活性V
Anammox,其中V
Anammox=V
C-(V
A-V
B);V
Anammox=0.570mg/d/g
VSS。


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C
0,C
0=1.77mg/L,温度记为T
0,T
0=15.7℃,pH值记为P
0,P
0=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M
1,M
1=70mg/L,氨氮浓度记为M
2,M
2=35mg/L,亚氮浓度记为M
3,M
3=0.6mg/L,硝
氮浓度记为M
4,M
4=2.8mg/L,硫酸盐浓度记为M
5,M
5=40mg/L;


三、配置三种人工模拟河水,其中


人工模拟河水I含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮、硝氮和硫酸盐,其COD为M
1,氨氮浓度为M
2,
亚氮浓度为M
3、硝氮浓度为M
4,硫酸盐浓度为M
5,pH值为P
0;


人工模拟河水II含有氨氮、亚氮和硫酸盐,其氨氮浓度为M
2,亚氮浓度为M
3、硫酸盐
浓度为M
5,pH值为P
0;


人工模拟河水Ⅲ含有?#35874;?#29289;、氨氮、亚氮和硝氮,其COD为M
1,氨氮浓度为M
2,亚氮浓
度为M
3、硝氮浓度为M
4,pH值为P
0;


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M
6,M
6=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M
6,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P

0.5、各反应器内混合液的溶解氧浓度为C
0±0.1mg/L、各反应器内混合液的温度为T
0±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V
A、V
B、V
C;其中V
A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,V
B为硫酸盐氨氧化活性和厌氧氨氧化活性之和,V
C
为硝化反硝化活性和厌氧氨氧化活性之和;计算结果:V
A=0.407mg/d/g VSS、V
B=0.323mg/
d/g VSS、V
C=0.387mg/d/g VSS;


八、计算厌氧氨氧化活性V
Anammox,其中V
Anammox=V
C-(V
A-V
B);V
Anammox=0.302mg/d/g
VSS。


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。


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