專利名稱：含氨廢水處理微生物菌劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物菌劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種污水處理微生物菌劑及其制 備方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)用于含氨廢水處理微生物的產(chǎn)業(yè)化、商品化。
背景技術(shù)：
廢水生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程，其中參與硝化作用的微生物主要是硝 化細(xì)菌，它是典型的自養(yǎng)細(xì)菌，從生物氧化氨氮到硝態(tài)氮過(guò)程中獲得能量，一般以無(wú)機(jī)碳為 碳源，因此代謝時(shí)間長(zhǎng)、生長(zhǎng)比較緩慢，屬于革蘭氏陰性菌，細(xì)胞壁中肽聚糖含量低，蛋白質(zhì) 和脂肪含量高，對(duì)環(huán)境變化比較敏感，所以自然界中天然的硝化細(xì)菌適應(yīng)性和耐受性比較差。硝化細(xì)菌研究中的種種困難起始于將其從純培養(yǎng)中分離出來(lái)。就是采用嚴(yán)格無(wú) 機(jī)培養(yǎng)的平板法，也并不適于從自然環(huán)境中直接將其分離出來(lái)，因?yàn)榧词棺越臃N物中引入 的有機(jī)物質(zhì)也能使異養(yǎng)的污染微生物生長(zhǎng)。自養(yǎng)硝化細(xì)菌最成功的分離是預(yù)先采用了 一系列廣泛而仔細(xì)的增富步驟(Belser L. W. and Ε. L. Schmidt. 1978. Diversity in the ammonia-oxidizing nitrifier population of a soil. Appl. Environ. Microbiol. 36 584-588)。如同濟(jì)大學(xué)的金志剛等對(duì)污泥中硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行較詳細(xì)的研究，結(jié) 果表明經(jīng)過(guò)12-13周的富集培養(yǎng)，污泥中硝化細(xì)菌濃度可達(dá)2. OX IO8(MPN)/g(MLSS)，是 未經(jīng)富集污泥中硝化細(xì)菌濃度的12. 5-20倍(金志剛，何群彪.硝化細(xì)菌富集技術(shù)分析及 方法研究.1998，上海環(huán)境科學(xué)，17 (8) 10-19)；中國(guó)專利CN1354786A中公開(kāi)了一種硝化細(xì) 菌的高濃度培養(yǎng)方法；中國(guó)專利200710010383. 0也公開(kāi)了一種硝化細(xì)菌的富集方法，得到 了富含硝化細(xì)菌且價(jià)格低廉的活性污泥樣品。已有的這些培養(yǎng)技術(shù)僅停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模試驗(yàn)水平，不適于大規(guī)模商業(yè)生 產(chǎn)，所以硝化細(xì)菌的產(chǎn)品化、商業(yè)化過(guò)程一直進(jìn)展很慢。中國(guó)專利CN1546650A公開(kāi)了一種高活性、高穩(wěn)定性液體硝化細(xì)菌的規(guī)模生產(chǎn)工 藝，其特征是在好養(yǎng)發(fā)酵器中布置軟性纖維；采用含有低分子有機(jī)碳源的培養(yǎng)基，促進(jìn)硝化 細(xì)菌的附著生長(zhǎng)；定期補(bǔ)充低分子有機(jī)碳源和氮源，定期洗脫軟性纖維上的硝化細(xì)菌；用 低溶氧、低PH值、密封條件保存收集液；檢測(cè)后裝入包裝容器。該液體硝化細(xì)菌主要用于生 物修復(fù)養(yǎng)殖水環(huán)境和景觀水環(huán)境。目前雖然已有硝化細(xì)菌培養(yǎng)方面的一些技術(shù)，但規(guī)?；a(chǎn)效率較低，產(chǎn)品價(jià)格 較昂貴，且只能用于處理低濃度如低于500mg/L的氨氮廢水，如中國(guó)專利CN1509991A公開(kāi) 的硝化菌劑涉及漢堡硝化桿菌、維氏硝化桿菌和釀酒酵母等六種菌株，這些菌株經(jīng)培養(yǎng)后 按其培養(yǎng)物同等體積比例配比組成耐低溫硝化菌劑，在較低溫度下具有去除超低濃度氨氮 的作用，單獨(dú)使用或與相應(yīng)的生物反應(yīng)器適配，可用于海水養(yǎng)殖和工廠化循環(huán)海水高密度 養(yǎng)殖的氨氮去除和COD的去除，不適用于處理低C0D、高氨氮濃度的工業(yè)廢水。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于低COD、高氨氮廢水處理的微生物菌劑 及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明方法具有培養(yǎng)效率高，獲得的微生物菌劑可以有效處理很高氨氮濃 度的工業(yè)廢水，如催化劑、合成氨生產(chǎn)廢水等。本發(fā)明處理含氨廢水微生物菌劑主要包括硝酸菌(Nitrobacter sp)、亞硝酸菌 (Nitrosomonas sp.)反硝化菌(Denitrobacter sp.)等3種菌株。菌劑中三種菌株的含量 一般為硝酸菌占5 50%，亞硝酸菌占40 90%，反硝化菌占5 50% (以各菌株的數(shù) 量計(jì)算)。菌劑中三種菌株的含量可以根據(jù)具體培養(yǎng)條件和產(chǎn)物要求通過(guò)定向馴化等方法 來(lái)調(diào)節(jié)或者配比。微生物菌劑中還可以含有適宜的添加劑，如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、保藏助劑等。本發(fā)明處理含氨廢水微生物菌劑的制備方法包括以下內(nèi)容包括如下步驟(1)準(zhǔn)備菌源；(2)提純步驟(1)所述的菌源，得到純度提高的菌體；(3)將步驟(2)純度提高的菌體進(jìn)行多級(jí)培養(yǎng)，第一級(jí)培養(yǎng)采用批次補(bǔ)加銨鹽的 方式，第二級(jí)以上培養(yǎng)均采用批次補(bǔ)料和批次換水交替進(jìn)行的方式，培養(yǎng)過(guò)程中定期補(bǔ)加 生長(zhǎng)促進(jìn)劑；(4)完成多級(jí)放大后收集菌體、濃縮、包裝并保存?zhèn)溆?。一種具體過(guò)程為首先準(zhǔn)備菌源。通過(guò)定向馴化、梯度稀釋、平板篩選或者紫外線 照射等方法獲得純度較高的菌體。然后將純度較高的菌體進(jìn)行多級(jí)培養(yǎng)，可以是二級(jí)、三 級(jí)、四級(jí)、五級(jí)等，從經(jīng)濟(jì)合理、培養(yǎng)速度等方面考慮優(yōu)選三級(jí)，第一級(jí)培養(yǎng)采用批次補(bǔ)加銨 鹽的方式，第二級(jí)以上培養(yǎng)均采用批次補(bǔ)料和批次換水交替進(jìn)行的方式，培養(yǎng)過(guò)程中定期 補(bǔ)加生長(zhǎng)促進(jìn)劑。完成多級(jí)放大后收集菌體、濃縮、包裝并保存?zhèn)溆?。菌源可以由含有硝化?xì)菌的基質(zhì)通過(guò)富集培養(yǎng)得到。含有硝化細(xì)菌的基質(zhì)來(lái)源于天 然的土壤、游泥或含氨工業(yè)廢水處理廠的活性污泥，或其它一切富含硝化細(xì)菌的基質(zhì)。含硝化 菌的基質(zhì)富集處理可以為本領(lǐng)域現(xiàn)有任何方法，如中國(guó)專利200710010383. O中所述的方法。可以通過(guò)定向馴化得到目標(biāo)菌體含量較高的硝化菌群。如果將硝化反應(yīng)控制在 亞硝酸階段，則定向馴化培養(yǎng)方法可以選擇在高氨氮濃度和高PH值下進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)過(guò)程 培養(yǎng)液氨氮初始濃度為100 1000mg/L，最終氨氮濃度為1200 3000mg/L，優(yōu)選1300 2000mg/L,培養(yǎng)液COD值低于400mg/L，優(yōu)選低于200mg/L，pH值控制為7. 5彡pH彡9. 5。也可以通過(guò)梯度稀釋純化法獲得重要目的菌株，培養(yǎng)過(guò)程為以富集培養(yǎng)得到的菌 源為基礎(chǔ)，在無(wú)菌狀態(tài)下用滅菌的自配氨氮廢水(氨氮濃度100-500mg/L，COD 100mg/L以 下)進(jìn)行梯度稀釋提純，每次稀釋1 10倍，對(duì)每個(gè)稀釋倍數(shù)在無(wú)菌狀態(tài)下室溫(25°C ) 培養(yǎng)10 40天，對(duì)每個(gè)培養(yǎng)液利用格利斯試劑測(cè)定是否產(chǎn)生了亞硝酸鹽氮，最后一個(gè)產(chǎn)生 亞硝酸鹽氮的培養(yǎng)液被認(rèn)為其中的亞硝酸菌最初都是從一個(gè)母細(xì)胞分裂而來(lái)，結(jié)束提純過(guò) 程。一般稀釋提純50次以內(nèi)可以獲得最后所需的提純菌落。還可以通過(guò)平板篩選方法分別從富集培養(yǎng)液中分離出純度提高的單個(gè)菌株，再按 照所需的適宜比例組成復(fù)合微生物菌群，各個(gè)菌體平板篩選方法及所用培養(yǎng)基可以為領(lǐng)域 現(xiàn)有的任何可行方法。還可以通過(guò)紫外照射獲得硝化能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速率快的菌株，方法是將菌源制備成 菌懸液置于15W的紫外燈下照射5 15秒鐘，將處理后的菌懸液再進(jìn)行固體平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)，獲得純度相對(duì)較高、硝化能力較強(qiáng)的菌株。以下以三級(jí)為例說(shuō)明本發(fā)明的多級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程三級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程中，第一級(jí) 采用5 100L小規(guī)模培養(yǎng)反應(yīng)器，第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模為第一級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模的5 20倍，第三級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模為第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模的10 50倍，三級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程總 用時(shí)間一般為3 6周。第一級(jí)培養(yǎng)采用在不排水的情況下批次補(bǔ)加銨鹽方式，補(bǔ)加銨鹽采用適宜濃度的 銨鹽溶液，當(dāng)氨氮去除率達(dá)到80%以上時(shí)，補(bǔ)加氨氮濃度為10-25g/L的銨鹽溶液，使得補(bǔ) 加銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度達(dá)到800 1500mg/L。初始反應(yīng)器內(nèi)物料為反應(yīng)器有效容積 的20% 60%，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)物料達(dá)到反應(yīng)器有效體積80%以上時(shí)終止反應(yīng)，自然沉降后排 出上清液，將菌體轉(zhuǎn)到第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器中。第二級(jí)培養(yǎng)和第三級(jí)培養(yǎng)采用先批次補(bǔ)加銨鹽后批次換水交替進(jìn)行的方式進(jìn)行 培養(yǎng)。第二級(jí)培養(yǎng)的批次補(bǔ)加銨鹽和批次換水交替進(jìn)行1 5次，第三級(jí)培養(yǎng)的批次補(bǔ) 加銨鹽和批次換水交替進(jìn)行2 6次。第二級(jí)培養(yǎng)的初始體積和初始氨氮濃度與第一級(jí) 培養(yǎng)反應(yīng)器終止時(shí)的體積和氨氮濃度相同，當(dāng)氨氮去除率達(dá)到80%以上時(shí)補(bǔ)加銨鹽溶液， 使得補(bǔ)加銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度達(dá)500 1500mg/L。當(dāng)硝化反應(yīng)產(chǎn)物累計(jì)濃度達(dá) 3000-6000mg/L時(shí)，停止曝氣待自然沉降后排出上清液，保留菌體，加入與排出液同體積的 反應(yīng)液繼續(xù)反應(yīng)，直到反應(yīng)液體積達(dá)到反應(yīng)器容積的80%以上時(shí)將菌體轉(zhuǎn)入下一級(jí)進(jìn)行培 養(yǎng)。第三級(jí)培養(yǎng)方法與第二級(jí)培養(yǎng)方法相同，完成三級(jí)放大后結(jié)束一個(gè)批量的生產(chǎn)過(guò)程，收 集保藏菌體。采用該過(guò)程可以得到耐受能力強(qiáng)、硝化效果好的微生物菌群，可以直接用于高 氨氮廢水的處理，也可以加入保護(hù)劑后保藏備用。培養(yǎng)過(guò)程中使用的生長(zhǎng)促進(jìn)劑包含F(xiàn)e2+、Mg2+、K+、Ca2+這四種金屬陽(yáng)離子，可采用 常用物質(zhì)進(jìn)行配置，四種金屬陽(yáng)離子的摩爾配置比例為1 (4-8) (5-15) (1-5)；其 中Fe2+是以FeSO4 · 7H20或者FeCL2的形式加入；Mg2+是以MgSO4 · 7H20或者M(jìn)gCL2的形式 加入 ’K+是以KH2PO4和/或K2HPO4的形式加入；Ca2+是采用CaCO3或者CaCl2的形式加入。 生長(zhǎng)促進(jìn)劑每12 48小時(shí)補(bǔ)加一次。使用生長(zhǎng)促進(jìn)劑能夠使硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)速率提高 10% -30% (以生物量的干重來(lái)計(jì))。本發(fā)明所用的培養(yǎng)液可以是自配含氨廢水或者實(shí)際氨氮廢水，培養(yǎng)液中的氨氮濃 度為200mg/L 3000mg/L，COD值低于500mg/L，優(yōu)選低于300mg/L，最優(yōu)低于200mg/L。所 述批量生產(chǎn)條件pH值為7. 4 9. 5，優(yōu)選7. 8 8. 5 ；溫度為10°C 40°C，優(yōu)選20 V 35°C;D0(溶解氧)只要控制在能夠保證硝化反應(yīng)正常進(jìn)行的范圍內(nèi)即可。第一級(jí)培養(yǎng)時(shí)， 接種物按照MLSS (懸浮固體含量)為0. 3 1. 5g/L來(lái)投加，與活性污泥混合使用時(shí)，接種物 按照MLSS為0. 5 1. Og/L投加，活性污泥的接種量為生物反應(yīng)器有效容積的10% 50% 投加。銨鹽為任意可溶性銨鹽，如硫酸銨、氯化銨、硝酸銨、碳酸氫銨、碳酸銨、醋酸銨等中的 一種或幾種。本發(fā)明所用的培養(yǎng)反應(yīng)器可以是各種適宜結(jié)構(gòu)，只要有良好的曝氣系統(tǒng)，可以采 用攪拌器攪拌也可以不需攪拌。PH值可以通過(guò)添加碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液或氫氧化鈉 溶液等進(jìn)行調(diào)節(jié)。上述放大培養(yǎng)的菌體濃縮后得到濃度較高的菌懸液，將這些菌懸液加入營(yíng)養(yǎng)液或 者營(yíng)養(yǎng)液和保護(hù)劑的混合液后可以制備成液態(tài)菌劑，也可以利用本領(lǐng)域現(xiàn)有的方法制備成
6干粉狀的菌劑?？梢圆捎盟芰洗⑺芰掀炕蛘咚芰贤暗饶蛢?chǔ)存、防凍、便于運(yùn)輸?shù)炔馁|(zhì)的容 器或者設(shè)備進(jìn)行包裝。包裝方法采用本領(lǐng)域現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，包裝量為50 5000g/包(袋 或者瓶)包裝后的菌劑可以根據(jù)具體情況在室溫或者低溫條件下保存。室溫保存保質(zhì)期為 1 6個(gè)月，低溫保存保質(zhì)期為1 5年，保存后活性降低率小于10%。本發(fā)明所用的濃縮方法可以通過(guò)自然沉降、離心或者過(guò)濾等不影響菌體活性的方 法。本發(fā)明微生物菌劑使用性能好；生產(chǎn)方法采用多級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程，不同的培養(yǎng)階 段優(yōu)化不同的培養(yǎng)方式和條件，獲得了綜合優(yōu)化效果，放大速度快，生產(chǎn)量大。本發(fā)明方法 所生產(chǎn)的微生物菌劑特別適合處理催化劑、合成氨等過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度含氨廢水，該微 生物菌劑耐受性和適應(yīng)性強(qiáng)，抗沖擊性好，氨氮的去除負(fù)荷高、處理效果好。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間 保藏的微生物菌劑恢復(fù)速度快，活性高，可實(shí)現(xiàn)脫氨氮微生物的產(chǎn)業(yè)化、商品化。本發(fā)明的特點(diǎn)是微生物菌劑主要由硝酸菌(Nitrobacter sp)、亞硝酸菌 (Nitrosomonas sp.)反硝化菌(Denitrobacter sp.)等3種菌株組成，同時(shí)可能存在微量 其它菌。在含氮廢水處理過(guò)程中，特別是以短程硝化為主的微生物處理過(guò)程中，使用單獨(dú)的 某類菌并不能獲得突出的使用效果。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明微生物菌劑中數(shù)種不同種類的微生 物菌互相配合、促進(jìn)，使得廢水處理效果明顯提高。本發(fā)明菌劑制備過(guò)程首先通過(guò)富集培養(yǎng)獲取菌源，根據(jù)廢水的實(shí)際情況采用定向 馴化等方法對(duì)菌源進(jìn)行純化以提高目標(biāo)菌株在生物群中的數(shù)量，將純度較高的復(fù)合微生物 投加到生物反應(yīng)器中逐級(jí)進(jìn)行三級(jí)放大培養(yǎng)；培養(yǎng)過(guò)程采用批次補(bǔ)料和批次排水交替進(jìn)行 的方式一方面可以節(jié)約用水，另一方面可以使微生物菌群具有較強(qiáng)的耐受能力并具有較高 的硝化活性。批量生產(chǎn)過(guò)程定期補(bǔ)加生長(zhǎng)促進(jìn)劑，可以補(bǔ)充硝化細(xì)菌生長(zhǎng)所需的礦物質(zhì)，同 時(shí)加速酶的硝化反應(yīng)，增強(qiáng)菌體的耐受性和生化活性。完成三級(jí)放大后收集菌體，濃縮后進(jìn) 行包裝，所用的營(yíng)養(yǎng)液可以使菌體保存時(shí)間長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出了一種微生物菌劑及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明液態(tài)菌群生長(zhǎng)速度快，收集 量大，菌群具有較強(qiáng)的耐受性和適應(yīng)性，具有較好的抗沖擊性；可以實(shí)現(xiàn)脫氨氮微生物的產(chǎn) 業(yè)化、商品化。本發(fā)明提出的一種微生物菌劑及其生產(chǎn)方法如下(1)本發(fā)明處理含氨廢水微生物菌劑主要包括硝酸菌(Nitrobacter sp)、亞硝 化單胞菌(Nitrosomonas sp.)反硝化菌(Denitrobacter sp.)等3種菌株。菌劑中三種 菌株的含量可以根據(jù)具體培養(yǎng)條件和產(chǎn)物要求通過(guò)定向馴化等方法來(lái)調(diào)節(jié)或者配比。(2)本發(fā)明以實(shí)驗(yàn)室富集好的菌源經(jīng)過(guò)定向馴化等方法進(jìn)行純化后的菌體作為接 種物進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。接種量按照MLSS (懸浮固體含量)為0.3 1.0g/L來(lái)投加。(3)本發(fā)明微生物菌劑的生產(chǎn)方法采用三級(jí)放大培養(yǎng)的方式，培養(yǎng)液中的氨氮濃 度為 300mg/L 1600mg/L，COD 值低于 200mg/L。第一級(jí)培養(yǎng)采用批次補(bǔ)加銨鹽的方式，第二級(jí)和第三級(jí)培養(yǎng)采用批次補(bǔ)加銨鹽和 批次換水交替進(jìn)行的方式。批次補(bǔ)加銨鹽按停氣、補(bǔ)銨鹽、曝氣工序周期性進(jìn)行。也可以在 通空氣條件下補(bǔ)銨鹽。當(dāng)氨氮去除率大于80%時(shí)補(bǔ)加銨鹽，當(dāng)?shù)谝患?jí)培養(yǎng)液體積達(dá)到反應(yīng)
7器總?cè)莘e的80%以上時(shí)轉(zhuǎn)入下一級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器。對(duì)于第二級(jí)和第三級(jí)反應(yīng)器當(dāng)硝化反應(yīng)產(chǎn) 物濃度積累到3000-6000mg/L時(shí)，停止通氣，自然沉降后，排出上清液，留下菌體，重新進(jìn)培 養(yǎng)液直至反應(yīng)液達(dá)到反應(yīng)器體積的80%以上時(shí)結(jié)束批量生產(chǎn)過(guò)程，收集保存菌體。第二級(jí)和第三級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程中，換水后每隔l-3d補(bǔ)加金屬陽(yáng)離子總濃度為 0. 035-0. 25mol/L的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，補(bǔ)加量為反應(yīng)器內(nèi)物料體積的0. 1_1%。培養(yǎng)過(guò)程中溫度為20°C 40°C，pH控制在7. 5 8. 5。DO為大于2mg/L。(4)本發(fā)明液態(tài)菌劑所用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為任何含有Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+的可溶性銨鹽 溶液，每升營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中NH4+、Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+這五種陽(yáng)離子的摩爾配置濃度為(1700-3400)(1-8) (14-28) (15-35) (8-40)(單位mmol/L)，加入量為菌體體積的1 5倍。銨 鹽及金屬陽(yáng)離子可采用常用物質(zhì)進(jìn)行配置；低溫保存所用的保護(hù)劑(保藏助劑)可以選用 本領(lǐng)域常用防凍劑中的一種或者幾種，優(yōu)選二甲基亞砜，加入量為包裝體積的5% 15% (ν/ν)。實(shí)施例1定向馴化法提高亞硝酸菌株的含量定向馴化之前先采用中國(guó)專利200710010383.0中提供的方法進(jìn)行硝化菌的富 集，獲得含有高濃度亞硝酸菌和硝酸菌的活性污泥。然后選擇在高氨氮濃度和高PH值下對(duì) 富集培養(yǎng)的菌源進(jìn)行定向馴化?；钚晕勰嘟臃N量按照接種后MLSS為1. Og/L，直接以自配濃 度為300mg/L(C0D值為30mg/L)的含氨廢水作為反應(yīng)器進(jìn)水，pH控制在7. 9，將溫度控制在 30°C溶解氧濃度為2.0 3.0mg/L左右。先間歇進(jìn)水，反應(yīng)24h后停止通氣，自然沉降后排 出上清液，留下菌體，然后往反應(yīng)器中補(bǔ)入新的含氨廢水。當(dāng)氨氮去除率大于90%時(shí)提高 進(jìn)水的氨氮濃度，每次提高的幅度為100mg/L。8d后進(jìn)水的氨氮濃度達(dá)到700mg/L，此時(shí)改 為連續(xù)式操作，水力停留時(shí)間為1處，？!1值控制在8.3，溶解氧濃度為1.5 2.0mg/L。當(dāng)氨 氮去除率大于90%時(shí)，繼續(xù)提高進(jìn)水氨氮濃度，每次提高的幅度為100mg/L，直至進(jìn)水氨氮 濃度達(dá)到1200mg/L。運(yùn)行穩(wěn)定后氨氮去除率達(dá)到99%，檢測(cè)反應(yīng)器出水中的亞硝酸鹽氮平 均值達(dá)到95%，共需時(shí)間22天，此時(shí)可以獲得含有大量亞硝酸菌的菌群，經(jīng)鑒別含有硝酸 菌(Nitrobacter sp)、亞石肖化單胞菌(Nitrosomonas sp.)反石肖化菌(Denitrobacter sp.) 等，其中Nitrosomonas sp.占細(xì)菌總數(shù)的80%。實(shí)施例2復(fù)合微生物的三級(jí)培養(yǎng)以實(shí)施例1獲得的微生物菌群作為接種物進(jìn)行三級(jí)培養(yǎng)。首先將接種物接種到 IOL反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行菌體的一級(jí)放大培養(yǎng)，初始投加生物量2g，培養(yǎng)液氨氮濃度為1000mg/L， COD為46mg/L，初始培養(yǎng)液體積為5L ；培養(yǎng)過(guò)程中每隔24 48h補(bǔ)加氨氮濃度為10_15g/L 的氯化銨溶液，補(bǔ)充銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度均高于700mg/L，培養(yǎng)7d后，MLSS為1. 5g/ L，此后氨氮的去除率有所下降，停止通氣，待自然沉降后除去上清液，將菌體轉(zhuǎn)入60L反應(yīng) 器進(jìn)行二級(jí)培養(yǎng)。二級(jí)培養(yǎng)液氨氮濃度為1000 1300mg/L，補(bǔ)加銨鹽的方式與一級(jí)培養(yǎng) 相同，培養(yǎng)過(guò)程中每天補(bǔ)加金屬陽(yáng)離子總濃度為0. lmol/L的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，補(bǔ)加量為反應(yīng)器 內(nèi)物料體積的0. 1% ；培養(yǎng)5d后停止曝氣待自然沉降后排出上清液，保留菌體，加入與排 出液同體積的反應(yīng)液繼續(xù)進(jìn)行批次補(bǔ)加銨鹽過(guò)程，培養(yǎng)IOd后，硝化反應(yīng)產(chǎn)物累計(jì)濃度達(dá) 5000mg/L，反應(yīng)液體積達(dá)到50L停止通氣，待自然沉降后除去上清液，將菌體轉(zhuǎn)入500L反 應(yīng)器進(jìn)行第三級(jí)培養(yǎng)，培養(yǎng)方式同二級(jí)，每天都要補(bǔ)加銨鹽和生長(zhǎng)促進(jìn)劑，補(bǔ)加量為反應(yīng)器 體積的0. 15% ；每隔5d換一次水，批次補(bǔ)料和批次換水交替進(jìn)行三次后反應(yīng)液體積達(dá)到400L，此時(shí)結(jié)束一個(gè)周期的培養(yǎng)，收獲菌體。整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中pH控制在8. 2，溫度控制在 30°C，溶解氧濃度為2. 0 3. Omg/L。此次菌體批量生產(chǎn)周期為30d。實(shí)施例3微生物菌劑的制備實(shí)施例2中培養(yǎng)的微生物經(jīng)過(guò)自然沉降獲得含水量50%的菌懸液，然后加入菌懸 液兩倍體積的營(yíng)養(yǎng)液。每升營(yíng)養(yǎng)液中NH4+Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+這五種陽(yáng)離子的摩爾配置比例 為2000 5 20 20 15，再加入菌懸液體積2. 5%的二甲基亞砜后分裝到500ml的塑 料瓶中，置_70°C條件下保存?zhèn)溆谩Ｔ摼鷦┲?，硝酸?Nitrobacter sp)占9%、亞硝化單 胞菌(Nitrosomonas sp.)占 82%、反硝化菌(Denitrobacter sp.)占 7%。實(shí)施例4復(fù)合微生物的培養(yǎng)及菌劑的制備以實(shí)施例1獲得的微生物菌群作為接種物進(jìn)行三級(jí)培養(yǎng)。首先將接種物接種到 IOL反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行菌體的一級(jí)放大培養(yǎng)，初始投加生物量1. 5g，培養(yǎng)液氨氮濃度為500mg/ L，COD為150mg/L，初始培養(yǎng)液體積為5L ；培養(yǎng)過(guò)程中每隔24 48h補(bǔ)加氨氮濃度為5_10g/ L的硫酸銨溶液，補(bǔ)充銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度均低于500mg/L，培養(yǎng)IOd后，MLSS為 1. 2g/L，此后氨氮的去除率有所下降，停止通氣，待自然沉降后除去上清液，將菌體轉(zhuǎn)入60L 反應(yīng)器進(jìn)行二級(jí)培養(yǎng)。二級(jí)培養(yǎng)液氨氮濃度為300 1000mg/L，補(bǔ)加銨鹽的方式與一級(jí)培 養(yǎng)相同，培養(yǎng)過(guò)程中每天補(bǔ)加金屬陽(yáng)離子總濃度為0. lmol/L的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，補(bǔ)加量為反應(yīng) 器內(nèi)物料體積的0. ；培養(yǎng)5d后停止曝氣待自然沉降后排出上清液，保留菌體，加入與排 出液同體積的反應(yīng)液繼續(xù)進(jìn)行批次補(bǔ)加銨鹽過(guò)程，培養(yǎng)IOd后，反應(yīng)液體積達(dá)到50L停止通 氣，待自然沉降后除去上清液，將菌體轉(zhuǎn)入500L反應(yīng)器進(jìn)行第三級(jí)培養(yǎng)，培養(yǎng)方式同二級(jí)， 每天都要補(bǔ)加銨鹽和生長(zhǎng)促進(jìn)劑，補(bǔ)加量為反應(yīng)器體積的0. 15% ；每隔5d換一次水，批次 補(bǔ)料和批次換水交替進(jìn)行至反應(yīng)液體積達(dá)到400L時(shí)結(jié)束一個(gè)周期的培養(yǎng)，收獲菌體。整個(gè) 培養(yǎng)過(guò)程中pH控制在7. 5，溫度控制在22°C，溶解氧濃度為2. 0 3. 0mg/L。將菌體自然沉 降獲得含水量50%的菌懸液，然后加入菌懸液兩倍體積的營(yíng)養(yǎng)液。每升營(yíng)養(yǎng)液中NH4+Fe2+、 Mg2+、K+、Ca2+這五種陽(yáng)離子的摩爾配置比例為2000 5 20 20 15，再加入菌懸液 體積2. 5%的二甲基亞砜后分裝到500ml的塑料瓶中，置4°C條件下保存?zhèn)溆?。該菌劑中?硝酸菌(Nitrobacter sp)占19%、亞硝化單胞菌(Nitrosomonas sp.)占65%、反硝化菌 (Denitrobacter sp.)占 20%。實(shí)施例5微生物菌劑在高氨氮廢水中的應(yīng)用將實(shí)施例3制備的液態(tài)菌劑直接投加到全返混反應(yīng)器中處理某催化劑生產(chǎn)過(guò)程 中產(chǎn)生的氨氮濃度高達(dá)1100mg/L的廢水。連續(xù)運(yùn)行時(shí)，菌體的啟動(dòng)馴化期為20天，穩(wěn)定運(yùn) 行后氨氮去除率99%，出水氨氮低于10mg/L。實(shí)施例6微生物菌劑在低氨氮廢水中的應(yīng)用將實(shí)施例4制備的液態(tài)菌劑直接投加到全返混反應(yīng)器中處理某煉油廢水中的氨 氮(氨氮360mg/L，C0D:150mg/L)廢水。連續(xù)運(yùn)行時(shí)，菌體的啟動(dòng)馴化期為3天，穩(wěn)定運(yùn)行 后氨氮去除率達(dá)99%，總氮去除率達(dá)95%。
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權(quán)利要求
一種含氨廢水處理微生物菌劑，其特征在于微生物菌劑中含有硝酸菌、亞硝酸菌和反硝化菌，菌劑中三種菌株的含量為硝酸菌占5～50％，亞硝酸菌占40～90％，反硝化菌占5～50％。
2.按照權(quán)利要求1所述的含氨廢水處理微生物菌劑，其特征在于微生物菌劑中含有 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和保藏助劑。
3.按照權(quán)利要求2所述的含氨廢水處理微生物菌劑，其特征在于所述的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為 含有Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+的可溶性銨鹽溶液，每升營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)液中NH4+、Fe2+、Mg2+、K+、Ca2+這五 種陽(yáng)離子的摩爾配置濃度為(1700-3400) (1-8) (14-28) (15-35) (8-40)，單位 mmol/L，加入量為菌體體積的1 5倍。
4.按照權(quán)利要求2所述的含氨廢水處理微生物菌劑，其特征在于低溫保存使用保藏 助劑為防凍劑。
5.按照權(quán)利要求4所述的含氨廢水處理微生物菌劑，其特征在于防凍劑為二甲基亞 砜，加入量為包裝體積的5% 15%。
6.一種權(quán)利要求1所述含氨廢水處理微生物菌劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)準(zhǔn)備菌源；(2)提純步驟(1)所述的菌源，得到純度提高的菌體；(3)將步驟(2)純度提高的菌體進(jìn)行多級(jí)培養(yǎng)，第一級(jí)培養(yǎng)采用批次補(bǔ)加銨鹽的方式， 第二級(jí)以上培養(yǎng)均采用批次補(bǔ)料和批次換水交替進(jìn)行的方式，培養(yǎng)過(guò)程中定期補(bǔ)加生長(zhǎng)促 進(jìn)劑；(4)完成多級(jí)放大后收集菌體、濃縮、包裝并保存?zhèn)溆谩?br>
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(1)所述的菌源由含有硝化細(xì)菌的 基質(zhì)通過(guò)富集培養(yǎng)得到，含有硝化細(xì)菌的基質(zhì)來(lái)源于天然的土壤、淤泥或含氨工業(yè)廢水處 理廠的活性污泥。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的提純方法包括定向馴化、 梯度稀釋、平板篩選或者紫外線照射。
9.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的多級(jí)培養(yǎng)為三級(jí)培養(yǎng)。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的定向馴化在高氨氮濃度和高pH 值下進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)過(guò)程培養(yǎng)液氨氮初始濃度為100 1000mg/L，最終氨氮濃度為1200 3000mg/L,培養(yǎng)液COD值低于400mg/L, pH值控制為7. 5彡pH彡9. 5。
11.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的梯度稀釋培養(yǎng)過(guò)程為以富集培養(yǎng) 得到的菌源為基礎(chǔ)，在無(wú)菌狀態(tài)下用滅菌的含氨氮濃度100-500mg/L、COD 100mg/L以下的 廢水進(jìn)行梯度稀釋提純，每次稀釋1 10倍，對(duì)每個(gè)稀釋倍數(shù)在無(wú)菌狀態(tài)下培養(yǎng)10 40 天，對(duì)每個(gè)培養(yǎng)液利用格利斯試劑測(cè)定是否產(chǎn)生了亞硝酸鹽氮，最后一個(gè)產(chǎn)生亞硝酸鹽氮 的培養(yǎng)液被認(rèn)為其中的亞硝酸菌最初都是從一個(gè)母細(xì)胞分裂而來(lái)，結(jié)束提純過(guò)程。
12.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的平板篩選方法為分別從富集培養(yǎng) 液中分離出純度提高的單個(gè)菌株，再按照適宜比例組成復(fù)合微生物菌群。
13.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的紫外線照射方法為通過(guò)紫外照射 獲得硝化能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速率快的菌株，過(guò)程是將菌源制備成菌懸液置于紫外燈下照射5 15秒鐘，將處理后的菌懸液再進(jìn)行固體平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)，獲得純度相對(duì)較高、硝化能力較 強(qiáng)的菌株。
14.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的三級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程中，第一級(jí)采 用5 100L小規(guī)模培養(yǎng)反應(yīng)器，第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模為第一級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模的5 20 倍，第三級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模為第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器規(guī)模的10 50倍，三級(jí)放大培養(yǎng)過(guò)程總用 時(shí)間一般為3 6周。
15.按照權(quán)利要求9或14所述的方法，其特征在于第一級(jí)培養(yǎng)采用在不排水的情況 下批次補(bǔ)加銨鹽方式，補(bǔ)加銨鹽采用適宜濃度的銨鹽溶液，當(dāng)氨氮去除率達(dá)到80%以上時(shí)， 補(bǔ)加氨氮濃度為10-25g/L的銨鹽溶液，使得補(bǔ)加銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度達(dá)到800 1500mg/L ；初始反應(yīng)器內(nèi)物料為反應(yīng)器有效容積的20% 60%，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)物料達(dá)到反應(yīng) 器有效體積80%以上時(shí)終止反應(yīng)，自然沉降后排出上清液，將菌體轉(zhuǎn)到第二級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器 中。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于第二級(jí)培養(yǎng)和第三級(jí)培養(yǎng)采用先批次 補(bǔ)加銨鹽后批次換水交替進(jìn)行的方式進(jìn)行培養(yǎng)，第二級(jí)培養(yǎng)的批次補(bǔ)加銨鹽和批次換水交 替進(jìn)行1 5次，第三級(jí)培養(yǎng)的批次補(bǔ)加銨鹽和批次換水交替進(jìn)行2 6次，第二級(jí)培養(yǎng)的 初始體積和初始氨氮濃度與第一級(jí)培養(yǎng)反應(yīng)器終止時(shí)的體積和氨氮濃度相同，當(dāng)氨氮去除 率達(dá)到80%以上時(shí)補(bǔ)加銨鹽溶液，使得補(bǔ)加銨鹽后培養(yǎng)液中的氨氮濃度達(dá)500 1500mg/ L ；當(dāng)硝化反應(yīng)產(chǎn)物累計(jì)濃度達(dá)3000-6000mg/L時(shí)，停止曝氣待自然沉降后排出上清液，保 留菌體，加入與排出液同體積的反應(yīng)液繼續(xù)反應(yīng)，直到反應(yīng)液體積達(dá)到反應(yīng)器容積的80% 以上時(shí)將菌體轉(zhuǎn)入下一級(jí)進(jìn)行培養(yǎng)；第三級(jí)培養(yǎng)方法與第二級(jí)培養(yǎng)方法相同，完成三級(jí)放 大后結(jié)束一個(gè)批量的生產(chǎn)過(guò)程，收集保藏菌體。
17.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于培養(yǎng)過(guò)程中使用的生長(zhǎng)促進(jìn) 劑包含F(xiàn)e2+、Mg2+、K+、Ca2+這四種金屬陽(yáng)離子，四種金屬陽(yáng)離子的摩爾配置比例為 1 (4-8) (5-15) (1-5)；生長(zhǎng)促進(jìn)劑每12 48小時(shí)補(bǔ)加一次。
18.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(4)放大培養(yǎng)的菌體濃縮后得到濃 度較高的菌懸液，將這些菌懸液加入營(yíng)養(yǎng)液或者營(yíng)養(yǎng)液和保護(hù)劑的混合液后可以制備成液 態(tài)菌劑，或者制備成干粉狀的菌劑。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述的濃縮方法為通過(guò)自然沉降、離心 或者過(guò)濾方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種處理含氨廢水微生物菌劑及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明處理含氨廢水微生物菌劑主要包括硝酸菌(Nitrobacter sp)、亞硝酸菌(Nitrosomonassp.)和反硝化菌(Denitrobacter sp.)等3種菌株。菌劑中三種菌株的含量可以根據(jù)具體培養(yǎng)條件和產(chǎn)物要求通過(guò)定向馴化等方法來(lái)調(diào)節(jié)或者配比。所述的培養(yǎng)方法包括菌源富集、純化、逐級(jí)放大培養(yǎng)。本發(fā)明微生物菌劑可以根據(jù)廢水處理結(jié)果進(jìn)行定向馴化以提高目標(biāo)菌株的含量，本發(fā)明培養(yǎng)方法具有培養(yǎng)效率高，生產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，適宜于大規(guī)模、商品化生產(chǎn)處理含氨廢水的復(fù)合微生物。得到的微生物菌劑可有效處理低COD、高氨氮廢水，如催化劑生產(chǎn)廢水等。
文檔編號(hào)C12N15/01GK101899401SQ200910011760
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者佟明友, 唐似茵, 張全, 李志瑞, 許謙, 高會(huì)杰, 黎元生 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院