專利名稱：一種高效脫氮的混合菌劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明目的是提供一種高效脫氮的混合菌劑及其應(yīng)用，以及篩選獲得的可高效脫 氮的新菌株。
背景技術(shù)：
隨著城市人口的日益膨脹和工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，水環(huán)境污染事故發(fā)生頻繁，嚴(yán)重 的危害了人、畜的健康乃至生命。許多湖泊和水庫因氮、磷的排放造成水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重 威脅到人類的生產(chǎn)生活和生態(tài)平衡。而氨氮是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素之一。為了滿 足公眾對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，國家對氮制訂了越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，研究開發(fā)經(jīng) 濟(jì)、高效的除氮處理技術(shù)已成為水污染控制工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。雖然有許多方法 都能有效地去除氨，如物理方法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉；化學(xué)法有離子交換法、氨吹脫、 化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯化、電滲析、電化學(xué)處理、催化裂解；生物方法有硝化及藻類養(yǎng)殖，但其 應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理，必須具有應(yīng)用方便、處理性能穩(wěn)定、適應(yīng)于廢水水質(zhì)及比較經(jīng)濟(jì)等 優(yōu)點(diǎn)。目前處理氨氮的方法主要采用的除氮工藝空氣吹脫、折點(diǎn)氯化和生物硝化與反硝化等。1、空氣吹脫在堿性條件下(pH> 10.5)，廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在。讓廢水與空氣 充分接觸，則水中揮發(fā)性的NH3將由液相向氣相轉(zhuǎn)移，從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內(nèi)裝填 木質(zhì)或塑料板條填料，空氣流由塔的下部進(jìn)入，而廢水則由塔頂落至塔底集水池。影響氨吹 脫效果的主要因素有(I)PH值，一般將pH值提高至10. 8 11. 5 ； (2)溫度，水溫降低時氨 的溶解度增加，吹脫效率降低；(3)水力負(fù)荷，一般水力負(fù)荷為2. 5 5m3/m2. h ； (4)氣水比， 對于一定塔高，增加空氣流量，可提高氨去除率；但隨著空氣流量增加，壓降也增加，所以空 氣流量有一限值。一般，氣/水比可取2500 5000 (m3/m2) ； (5)填料構(gòu)型與高度，由于反 復(fù)濺水和形成水滴是氨吹脫的關(guān)鍵，因此填料的形狀、尺寸、間距、排列方式夠都對吹脫效 果有影響。一般，填料間距40 50mm，填料高度為6 7. 5m。若增加填料間距，則需更大 的填料高度；(6)結(jié)垢控制，填料結(jié)垢(CaCO3)特降低吹脫塔的處理效率。控制結(jié)垢的措施 有用高壓水沖洗垢層；在進(jìn)水中投加阻垢劑采用不合或少含CO2的空氣吹脫(如尾氣吸 收除氨循環(huán)使用)；采用不易結(jié)垢的塑料填料代替木材等。空氣吹脫法除氨，去除率可達(dá)60 95%，流程簡單，處理效果穩(wěn)定，基建費(fèi)和運(yùn)行 費(fèi)較低，可處理高濃度合氨廢水。但氣溫低時吹脫效率低，填科結(jié)垢往往嚴(yán)重干擾運(yùn)行，且 吹脫出的氨對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。2、折點(diǎn)氯化投加過量氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為N2的方法，稱為折點(diǎn)氯化法，其反 應(yīng)可表示為:NH4++1. 5H0C1 — 0. 5N2+1. 5H20+2. 5H++1. 5CF由反應(yīng)式可知，到達(dá)折點(diǎn)的理論 需氯(Cl2)量為7. 6kg/kg (NH3-N)，而實(shí)際需氯量在8 10kg/kg (NH3-N)。在pH = 6 7進(jìn)行反應(yīng)，則投藥量可最小。接觸時間一般為0.5 2h。嚴(yán)格控制pH值和投氯量，可減少反 應(yīng)中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有機(jī)物折點(diǎn)氯化法對氨氮的去除率達(dá)90 100%， 處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，基建費(fèi)用也不高。但其運(yùn)行費(fèi)用高；殘余氯及氯代有機(jī)物須 進(jìn)行后處理。在目前采用的脫氮工藝中，空氣吹脫和折點(diǎn)氯化等物理和化學(xué)法由于存在運(yùn)行成 本高、對環(huán)境造成二次污染等問題，實(shí)際應(yīng)用受到一定限制。3、生物硝化與反硝化生物硝化在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝 酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程，稱為生物硝化作用。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化 菌)的作用，將NO2-N和NO3-N還原成N2的過程，稱為反硝化。影響硝化過程的主要因素有⑴pH值，當(dāng)pH值為8. 0 8. 4時(20°C )，硝化作 用速度最快。(2)溫度，溫度高時，硝化速度快。(3)污泥停留時間，為了維持池內(nèi)一定量的 硝化菌群，污泥停留時間必須大于硝化菌的最小世代時間；(4)溶解氧，一般在活性污泥法 曝氣池中進(jìn)行硝化，溶解氧應(yīng)保持在2 3mg/L以上；(5) BOD負(fù)荷，為要充分進(jìn)行硝化，BOD5 負(fù)荷應(yīng)維持在0.3kg(B0D5)/kg(SS).d以下。影響反硝化的主要因素(1)溫度，溫度對反 硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20 40°C為宜。若在氣溫 過低的冬季，可采取增加污泥停留時間、降低負(fù)荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH 值，反硝化過程的PH值控制在7. 0 8. 0 ； (3)溶解氧，一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控 制在0. 5mg/L以下(活性污泥法)或lmg/L以下(生物膜法)；⑷有機(jī)碳源，當(dāng)廢水中含 足夠的有機(jī)碳源，B0D5/TN> (3 5)時，可無需外加碳源。當(dāng)廢水所含的碳、氮比低于這個 比值時，就需另外投加有機(jī)碳。外加有機(jī)碳多采用甲醇。生物法與化學(xué)物質(zhì)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)1)每種化學(xué)用品都是針對性很強(qiáng)的產(chǎn)品，當(dāng)遇到其他化學(xué)物質(zhì)時就有可能失效， 而生物制劑對污染物的去除具有光譜性。2)化學(xué)產(chǎn)品可以暫時消除某些有害物質(zhì)以及掩蓋臭味，缺不能阻止有害物質(zhì)的生 成。3)使用化學(xué)產(chǎn)品后，水體中會有殘留，可能導(dǎo)致二次污染。生物制劑所含天然微 生物，不含致病菌和病原體，這些微生物在酶的催化作用下，以污水中的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)為食 物，當(dāng)污水得到凈化后，這些微生物會隨污染物的降低而逐漸減少，直至消亡。4)無毒，無腐蝕性，使用方便，基本不需要添加設(shè)備或是工程，節(jié)省資金投入。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高效脫氮的混合菌劑及其應(yīng)用，以及篩選獲得的可高效脫 氮的新菌株。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高效脫氮的混合菌劑，由硝化菌CCTCC No =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No M 2010002組成。本發(fā)明要點(diǎn)在于將硝化菌CCTCC No =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No M 2010002混合用于含氨氮廢水的脫氮處理，其混合比例可不受限制，實(shí)際上，由于不同微 生物菌群之間的相互影響和制約，在污水處理系統(tǒng)中初始投入的硝化菌和亞硝化菌比值不確定的情況下，經(jīng)過馴化培養(yǎng)，最終處理系統(tǒng)中兩種菌群會達(dá)到一定的平衡。
優(yōu)選的，所述混合菌劑中硝化菌CCTCC No =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No =M 2010002的菌體量之比為0. 5 2 1。更為優(yōu)選的，所述混合菌劑中硝化菌CCTCC No =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No M 2010002的菌體量之比為1 1。本發(fā)明混合菌劑是從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)生產(chǎn)出的高 效菌種，其中含有各種特選類型的復(fù)合型微生物，具體應(yīng)用時，還可針對性地添加酶制劑， 營養(yǎng)物質(zhì)和礦物鹽，將其放到廢、污水中，可使系統(tǒng)內(nèi)的微生物數(shù)量增加，提高污水處理的 效率，且生物制劑的使用不會造成二次污染。本發(fā)明還涉及所述的混合菌劑在處理含氨氮廢水中的應(yīng)用。具體的，所述應(yīng)用為將所述混合菌劑接種至污水處理站的厭氧池，運(yùn)行5 10 天，獲得馴化后的活性污泥，以馴化后的活性污泥對含氨氮廢水進(jìn)行好氧處理。本發(fā)明涉及的菌株均為篩選到的新菌株硝化菌屬(Nitrobacter sp. ) Sundawater X-5，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中 心，地址中國武漢武漢大學(xué)，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏編號CCTCC No =M 2010001。亞硝化菌屬(Nitrosomonas sp. ) Sundawater X-6，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中 心，地址中國武漢武漢大學(xué)，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏編號CCTCC No =M 2010002。本發(fā)明的高效脫氮混合菌劑具有以下特定優(yōu)點(diǎn)(1)迅速從由有機(jī)物或抑制性沖 擊負(fù)荷、水力負(fù)荷超量或突發(fā)固體損失所導(dǎo)致的硝化作用混亂狀態(tài)中恢復(fù)；(2)提高硝化 效率，或在運(yùn)行系統(tǒng)中長期穩(wěn)定地產(chǎn)生硝化作用；(3)提供用于季度啟動的硝化接種，為大 型系統(tǒng)廠內(nèi)接種；(4)降低由于硝化酸鹽聚集而導(dǎo)致的氯消耗；(5)將安全系數(shù)不夠的系統(tǒng) 對硝化作用的影響降到最?。?6)改進(jìn)系統(tǒng)以用作BOD含量較低的污水中的生物胺清除裝 置；(7)近似耐鹽度鹽度在0%時，近似耐鹽度100% ；鹽度在1.5%時，近似耐鹽度92% ； 鹽度在2. 5%時，近似耐鹽度44% ；鹽度在3. 5%時，近似耐鹽度11%。并有以下特性(1)含有以液態(tài)形式存在的硝化微生物；(2)規(guī)格基于對氨氮的氧化速率；(3)可以濃縮易于冷藏；(4)不含原料酶、表型活性劑或溶劑；(5)可附著在有助于生物膜形式的多種表面上。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在提供了一種高效脫氮的混合菌劑，可大大提高污 水處理的效率，且該菌劑的使用不會造成二次污染，對于生態(tài)環(huán)境的改善，具有重要意義。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于 此實(shí)施例1 本發(fā)明脫氮細(xì)菌培養(yǎng)過程
培養(yǎng)基配比為2 %葡萄糖(w/v)，1. 5 %牛肉膏(w/v)，1. 5 %蛋白胨(w/v)， 0.058% 硫酸鎂(w/v)，0.025% 硫酸錳(w/v),0. 22% 乙酸鈉(w/v)，0. 2 % 磷酸氫二鉀(w/ ν)，溶劑為水。上述百分比為質(zhì)量體積百分比，某組分濃度表示IOOmL培養(yǎng)基中含有該 組分Igo發(fā)酵條件起始pH值為5. 8，分別接種CCTCC No :M 2010001和CCTCC No :M 2010002，在發(fā)酵過程中維持2%葡萄糖(w/v)以及0.22%琥珀酸鈉(w/v)。在30°C下，攪 拌轉(zhuǎn)速為400r/min，通氣量為lvvm(7L罐)，培養(yǎng)22h，發(fā)酵液中菌數(shù)可達(dá)到1. 17 X IO10Cfu/
mLo污泥馴化過程發(fā)酵得到的微生物發(fā)酵液按1 1體積混合后，按照5% (ν/ν)(每IOOml的待處 理污水中加入5ml的微生物發(fā)酵混合液)的投加量加入?yún)捬醭?，維持7天，得到馴化后的活 性污泥。實(shí)施例2 湖州市重兆村生態(tài)示范村生活污水，原水水質(zhì)為B0D5 (五日生物耗氧量Biology Oxygen Demmand) 250mg/L, COD (化學(xué)耗氧量，chemicaloxygen demand) 400mg/L, 30mg/ L，氨氮lOmg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分別用該村污水處理站污泥與按實(shí)施例1方 法馴化后的污泥進(jìn)行好氧階段處理，曝氣量均為lvvm。反應(yīng)18h后，原污水站污泥處理的水 樣水質(zhì)B0D5 20mg/L,C0D 40mg/L，總氮20mg/L，氨氮6mg/L ；利用本專利馴化污泥處理的水 樣水質(zhì)為B0D5 6mg/L, COD 20mg/L，總氮7mg/L，氨氮3mg/L ；采用本發(fā)明混合菌劑，總體效 率提高約50%。實(shí)施例3 湖州市重兆村生態(tài)示范村生活污水在特殊情況下，原水水質(zhì)為B0D5550mg/L，COD 1000mg/L,總氮60mg/L，氨氮25mg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分別用該村污水處理站 污泥與按實(shí)施例1方法馴化過的污泥進(jìn)行好氧階段處理，曝氣量均為lvvm。反應(yīng)24h后，原 污水站污泥處理的水樣水質(zhì)B0D5 50mg/L, COD 100mg/L,總氮30mg/L，氨氮15mg/L ；利用本 專利馴化污泥處理的水樣水質(zhì)為B0D5 8mg/L, COD 30mg/L,總氮8mg/L，氨氮4mg/L ；抗沖擊 能力得到了驗(yàn)證。實(shí)施例4 無錫市蘆莊生活污水廠，原水水質(zhì)為B0D5 150mg/L, COD 300mg/L，總氮32mg/L， 氨氮12mg/L各取1000ml，置于玻璃容器中，分別用該污水處理廠污泥與按實(shí)施例1方法馴 化過的污泥進(jìn)行好氧階段處理，曝氣量均為lvvm。反應(yīng)18h后，原污水站污泥處理的水樣水 質(zhì)B0D515mg/L，COD 20mg/L,總氮16mg/L，氨氮5mg/L ；利用本專利馴化污泥處理的水樣水 質(zhì)為B0D5 5mg/L, COD 17mg/L,總氮4mg/L，氨氮2mg/L ；采用本發(fā)明混合菌劑，總體效率提 高約50%。
權(quán)利要求
一種高效脫氮的混合菌劑，由硝化菌CCTCC NoM 2010001和亞硝化菌CCTCC NoM 2010002組成。
2.如權(quán)利要求1所述的混合菌劑，其特征在于所述混合菌劑中硝化菌CCTCCNo =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No :M 2010002的菌體量之比為0. 5 2 1。
3.如權(quán)利要求2所述的混合菌劑，其特征在于所述混合菌劑中硝化菌CCTCCNo =M 2010001和亞硝化菌CCTCC No :M 2010002的菌體量之比為1 1。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的混合菌劑在處理含氨氮廢水中的應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述應(yīng)用為將所述混合菌劑接種至污水處 理站的厭氧池，運(yùn)行5 10天，獲得馴化后的活性污泥，以馴化后的活性污泥對含氨氮廢水 進(jìn)行好氧處理。
6.硝化菌屬(Nitrobactersp.) Sundawater X-5，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，地 址中國武漢武漢大學(xué)，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏編號CCTCC No =M 2010001。
7.亞硝化菌屬(Nitrosomonassp.) Sundawater X-6，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中 心，地址中國武漢武漢大學(xué)，430072，保藏日期2010年1月8日，保藏編號CCTCC No =M 2010002。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效脫氮的混合菌劑及其應(yīng)用，以及篩選獲得的可高效脫氮的新菌株。所述高效脫氮的混合菌劑，由硝化菌CCTCC NoM 2010001和亞硝化菌CCTCC NoM 2010002組成。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在提供了一種高效脫氮的混合菌劑，可大大提高污水處理的效率，且該菌劑的使用不會造成二次污染，對于生態(tài)環(huán)境的改善，具有重要意義。
文檔編號C12R1/01GK101955885SQ20101010745
公開日2011年1月26日 申請日期2010年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月30日
發(fā)明者許敏偉, 鄭展望 申請人:浙江商達(dá)水務(wù)有限公司