專利名稱：一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物技術(shù)領(lǐng)域，包括催化劑高鹽氨氮廢水、氮肥行業(yè)高氨氮廢水處理等行業(yè)。具體地說，本發(fā)明涉及一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法，更具體地說，涉及一種以高鹽廢水中氨氮為處理對象的亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
氨氮是水體污染中重要因素， 水中過高的氨氮容易引起水中植物及藻類的過度繁殖，使水體自凈化能力減弱，惡化水質(zhì)從而造成水體富營養(yǎng)化。目前的現(xiàn)有技術(shù)中，氨氮廢水的主要治理方法有物化法、高級氧化法和生物法。a、物化法有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫/汽提法、膜技術(shù)法、電滲析法和結(jié)晶法。物化法存在反應(yīng)條件苛刻、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)，其應(yīng)用也僅限于部分行業(yè)和領(lǐng)域。b、高級氧化技術(shù)主要包括光催化氧化、超臨界催化氧化、濕式氧化技術(shù)、催化濕式氧化技術(shù)。這些技術(shù)都具有設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、操作條件要求苛刻的特點(diǎn)，且經(jīng)高級氧化技術(shù)處理后氨氮轉(zhuǎn)換為氮氧化物，總氮仍需進(jìn)一步處理。C、生物法處理高濃度氨氮廢水有多種形式，主要有傳統(tǒng)硝化/反硝化、亞硝酸硝化/反硝化工藝、同時硝化/反硝化、厭氧氨氧化工藝。生物法由于其處理成本低、效果好，適用面廣從而得到了廣泛應(yīng)用。高鹽度氨氮廢水是指總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于I %的廢水。由于廢水中高鹽份的存在，微生物的細(xì)胞膜和菌體內(nèi)的酶會被破壞，微生物的生長也會被抑制，從而增加了氨氮廢水生物處理的難度。某些企業(yè)采用稀釋后生化處理該類廢水的方法，該方法會增加處理規(guī)模、基建投資及運(yùn)行費(fèi)用。如何馴化適應(yīng)高鹽度氨氮廢水的硝化菌群成為一個技術(shù)難題?，F(xiàn)有技術(shù)中，專利CN1354786A公開了一種活性污泥中硝化細(xì)菌和脫氮細(xì)菌高濃度培養(yǎng)方法、硝化細(xì)菌高濃度培養(yǎng)方法用培養(yǎng)促進(jìn)劑以及活性污泥減重加工方法，該方法以下水污泥和屎尿污泥作為接種污泥，以污泥脫水濾液或硝化脫離液為培養(yǎng)液，以碳酸鈉和碳酸氫鈉組成共同供給硝化細(xì)菌同化碳酸所需碳源的培養(yǎng)促進(jìn)劑，培養(yǎng)溫度為25 35°C, pH值為7. 5 8. 5，處理氨氮濃度范圍為100 300mg/L，超過此濃度會對菌體產(chǎn)生抑制作用。專利CN101240253A公開了一種活性污泥中高效硝化細(xì)菌的富集方法，該方法以污水處理廠活性污泥為接種污泥，以氨氮、微量無機(jī)鹽及緩沖液為培養(yǎng)液，采用間歇式活性污泥法，通過逐步提高培養(yǎng)液氨氮濃度的方法來進(jìn)行富集，富集培養(yǎng)液中的COD通過加入葡萄糖或甲醇實(shí)現(xiàn)，處理過程中加入少量有機(jī)物，富集條件為溫度為20 30°C ;pH值為
6.O 9. 0，污泥沉降比為15 25%;溶解氧為2 10mg/L，其中NH4+_N初始濃度為IOOmg/L 200mg/L，最終濃度為 500mg/L 1200mg/L ；C0D ( 200mg/L。專利CN1986443A公開了一種硝化菌生長促進(jìn)劑，其成分主要為糖蜜、金屬鹽和吸附劑，適合于低鹽氨氮廢水處理。上述技術(shù)均用于富集培養(yǎng)適應(yīng)高濃度氨氮廢水的硝化菌群，實(shí)際生產(chǎn)和工程應(yīng)用中，亞硝化菌的硝化作用是脫氮過程中決定反應(yīng)速度的關(guān)鍵因素，控制著硝化作用的整個過程，如果不能很好的控制亞硝化菌的生長優(yōu)勢，整個脫氨氮過程都將受到影響。專利CN101709278A公開了一種高濃度亞硝化細(xì)菌的規(guī)?；囵B(yǎng)方法，該方法以污水處理廠活性污泥作為接種污泥，銨鹽、磷酸鹽、鈣鹽、鎂鹽、鐵鹽作為微生物培養(yǎng)液，采用序批式進(jìn)水結(jié)合絮凝沉淀富集菌體進(jìn)行硝化細(xì)菌的定向規(guī)?；囵B(yǎng)，其氨氮處理范圍(1000mg/L。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高濃度亞硝化細(xì)菌的規(guī)模化培養(yǎng)，但是所培養(yǎng)的亞硝化菌并不適用于高濃度鹽環(huán)境。因此，對于目前實(shí)際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽、高氨氮污水，急需一種高鹽分廢水耐受能力強(qiáng)，氨氮去除率高的亞硝化菌群及其富集培養(yǎng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法。該方法采用序批式培養(yǎng)，逐步提高廢水中鹽分濃度，使普通活性污泥 中亞硝化菌群能夠適應(yīng)水中高鹽分，以達(dá)到處理目的。采用該方法富集培養(yǎng)得到的亞硝化菌群能夠耐受氨氮廢水中高鹽分，高效去除水中的氨氮，從而解決高鹽氨氮廢水的處理難題，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法，包括步驟A，將活性污泥接種至含有培養(yǎng)液的反應(yīng)器中；步驟B，對活性污泥中的亞硝化菌群進(jìn)行富集培養(yǎng)，獲得耐高濃度氨氮的亞硝化菌群；步驟C，耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化；步驟D，判定耐鹽高效亞硝化菌群富集培養(yǎng)馴化結(jié)果；其中，步驟C采用逐步提高培養(yǎng)液中鹽濃度的方法對步驟B中富集培養(yǎng)的耐高濃度氨氮亞硝化菌群進(jìn)行耐鹽性馴化，每一個鹽濃度下亞硝化菌群的馴化周期為15 30d(天)ο根據(jù)本發(fā)明，所述各步驟均是在帶有加熱裝置的SBR反應(yīng)器進(jìn)行，反應(yīng)器溫度控制在15 37°C。所述培養(yǎng)液為模擬廢水，步驟A C均不加有機(jī)碳源。所述培養(yǎng)液由營養(yǎng)鹽、部分碳源基質(zhì)、部分氨氮基質(zhì)和水組成；營養(yǎng)鹽主要包括鐵、鎂、鉀、磷類常規(guī)無機(jī)鹽；部分碳源基質(zhì)為無機(jī)碳源，具體地說，為無機(jī)碳酸鹽。部分氨氮基質(zhì)為碳酸銨和/或碳酸氫銨或其混合物。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，步驟A中初始接種活性污泥濃度控制在I 3g/L。所述活性污泥為煉廠二沉池或濃縮裝置活性污泥，污泥取出后必須在48h以內(nèi)進(jìn)行接種。根據(jù)本發(fā)明方法，步驟B中耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方式為逐步提高培養(yǎng)液中氨氮濃度的序批式培養(yǎng)，每一個氨氮濃度下亞硝化菌群的富集培養(yǎng)周期為3 7do所述培養(yǎng)液中的初始氨氮濃度控制在100 300mg/L,氨氮遞增梯度為50 100mg/L,最終氨氮濃度為800 1000mg/L。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，步驟B中培養(yǎng)液的pH控制在6. O 9. O,優(yōu)選pH為
6.5 8. 5，pH主要通過碳酸鈉及碳酸氫鈉調(diào)控。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，步驟B中培養(yǎng)液的溶氧值控制在0. 5 6. 5mg/L，優(yōu)選溶氧值為I. O 2. 5mg/L，溶氧值通過控制曝氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。曝氣操作既可以控制培養(yǎng)液的溶氧值，又在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)起到攪拌作用。在一個具體的實(shí)施例中，將碳酸銨即作為氨氮基質(zhì)又作為部分碳源基質(zhì)被加入到模擬廢水中；營養(yǎng)鹽Fe2+主要以FeSO4 · 7H20鹽加入，其中Fe2+控制在2 20mg/L，優(yōu)選為5 15mg/L ；Mg2+主要以MgSO4 · 7H20鹽加入，其中Mg2+控制在5 20mg/L,優(yōu)選為10 15mg/L ;磷主要以KH2PO4或K2HPO4鹽加入，其中P控制在10 300mg/L，優(yōu)選為50 200mg/L ;在模擬廢水中添加適量碳酸氫鈉作為廢水無機(jī)碳源；曝氣池中pH主要通過碳酸鈉及碳酸氫鈉協(xié)同作用來調(diào)節(jié)，碳酸鹽一方面作為部分碳源基質(zhì)，另一方面作為PH緩沖鹽加入，將pH控制在6. 5 8. 5。
根據(jù)本發(fā)明方法，步驟C采用逐步提高鹽濃度的方法，使在漸濃的高氨氮濃度條件下富集培養(yǎng)的耐高濃度氨氮亞硝化菌群能夠逐漸適應(yīng)廢水中高鹽分，從而實(shí)現(xiàn)耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化。所述步驟C中培養(yǎng)液的初始鹽濃度為8 12g/L，鹽濃度遞增梯度為4 8g/L，最終鹽濃度為20 24g/L。所述鹽包括氯化鈉和/或硫酸鈉或其混合物。根據(jù)本發(fā)明，步驟C中反應(yīng)器的一個運(yùn)行周期為12 24h，其中，進(jìn)水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。在本發(fā)明的一個具體的實(shí)施例中，經(jīng)過前期耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養(yǎng)后，開始耐高濃度氨氮亞硝化菌的耐鹽性馴化過程。馴化初始階段，含氨氮培養(yǎng)液中氯化鈉及硫酸鈉分別按照2. 5g/L、8g/L添加；此后的馴化過程中，含氨氮培養(yǎng)液中氯化鈉及硫酸鈉濃度分別按照2g/L、4g/L濃度梯度遞增，最終濃度分別為6. 5g/L、16g/L。每一個鹽濃度的馴化周期大約為15 30d ;反應(yīng)器一個運(yùn)行周期為12 24h，在一個運(yùn)行周期中，進(jìn)水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。根據(jù)本發(fā)明方法，步驟D通過觀測亞硝化菌群性狀及對高鹽氨氮廢水的處理效果來判定其富集培養(yǎng)馴化過程是否完成。馴化初期，污泥中仍含有大量原生動物，尤其以鐘蟲數(shù)量較多；而原生動物因?qū)}環(huán)境無法適應(yīng)，在處理系統(tǒng)中已消失；此時，菌膠團(tuán)較為密實(shí)；鹽濃度提高后，原生動物數(shù)量和種類明顯減少，所形成的污泥顆粒小且密實(shí)，菌膠團(tuán)成大塊團(tuán)狀；污泥中未觀察到絲狀菌存在。經(jīng)過最終高鹽濃度馴化后，300 1000mg/L的氨氮可在12 24h內(nèi)去除97%以上，達(dá)到理想處理效果，故此認(rèn)為馴化完成。本發(fā)明運(yùn)用序批式培養(yǎng)，采用逐步提高氨氮濃度的方法富集培養(yǎng)亞硝化菌群，并采用逐步增加廢水中鹽濃度的方法對富集培養(yǎng)的亞硝化菌群進(jìn)行馴化，以此使普通活性污泥中亞硝化菌群能夠逐步適應(yīng)高氨氮濃度和高鹽濃度，以達(dá)到廢水處理的目的。根據(jù)本發(fā)明方法的處理對象主要為高鹽氨氮廢水，其水質(zhì)情況見表I。表I廢水水質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種耐鹽高效亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方法，包括 步驟A，將活性污泥接種至含有培養(yǎng)液的反應(yīng)器中； 步驟B，對活性污泥中的亞硝化菌群進(jìn)行富集培養(yǎng)，獲得耐高濃度氨氮的亞硝化菌群； 步驟C，耐高濃度氨氮亞硝化菌群的耐鹽性馴化； 步驟D，判定耐鹽高效亞硝化菌群富集培養(yǎng)馴化結(jié)果； 其中，步驟C采用逐步提高培養(yǎng)液中鹽濃度的方法對步驟B中富集培養(yǎng)的耐高濃度氨氮亞硝化菌群進(jìn)行耐鹽性馴化，每一個鹽濃度下亞硝化菌群的馴化周期為15 30d。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟C中培養(yǎng)液的初始鹽濃度為8 12g/L，鹽濃度遞增梯度為4 8g/L，最終鹽濃度為20 24g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述鹽包括氯化鈉、硫酸鈉或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任意一項所述的方法，其特征在于步驟C中反應(yīng)器的一個運(yùn)行周期為12 24h，其中，進(jìn)水15min、曝氣9 20h、沉淀I 2h、排水lh，剩余時間為閑置期。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟B中耐高濃度氨氮亞硝化菌群的富集培養(yǎng)方式為逐步提高培養(yǎng)液中氨氮濃度的序批式培養(yǎng)，每一個氨氮濃度下亞硝化菌群的富集培養(yǎng)周期為3 7d。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述培養(yǎng)液中的初始氨氮濃度控制在100 300mg/L,氨氮遞增梯度為50 100mg/L,最終氨氮濃度為800 1000mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟B中培養(yǎng)液的pH控制在6.O 9. O,優(yōu)選pH為6. 5 8. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟B中培養(yǎng)液的溶氧值控制在0.5 .6. 5mg/L,優(yōu)選溶氧值為I. O 2. 5mg/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟A中初始接種活性污泥濃度控制在I 3g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任意一項所述的方法，其特征在于步驟A C均不加有機(jī)碳源。
全文摘要
本發(fā)明運(yùn)用序批式培養(yǎng)，采用逐步提高氨氮濃度的方法富集培養(yǎng)耐高濃度氨氮亞硝化菌群，并采用逐步增加模擬廢水中鹽濃度的方法對耐高濃度氨氮亞硝化菌群進(jìn)行耐鹽性馴化。本發(fā)明所培養(yǎng)的耐鹽高效亞硝化菌群濃度高，活性好，可顯著提高高鹽氨氮廢水生化處理去除率，適用于各種氨氮工業(yè)廢水處理；本發(fā)明中培養(yǎng)耐鹽亞硝化菌群可利用基質(zhì)范圍廣，易于培養(yǎng)，而且不需外加有機(jī)碳源，大大節(jié)省了投資，從而降低了廢水處理成本，本發(fā)明所使用的培養(yǎng)方法適用于規(guī)?；a(chǎn)。利用本發(fā)明培養(yǎng)的亞硝化菌群可以解決高鹽氨氮廢水難以生化處理及處理成本較高的問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
文檔編號C12N1/20GK102952765SQ20111025403
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者王道泉, 孫杰, 趙璞, 馬蘭蘭, 趙桂瑜, 魏令勇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院