硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑及其制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物脫氮方法中，無(wú)論是傳統(tǒng)的硝化-反硝化，還是新型的短程硝化-反硝化及短 程硝化-厭氧氨氧化都需經(jīng)過(guò)硝化細(xì)菌的硝化作用脫除氨氮。硝化細(xì)菌屬于化能營(yíng)養(yǎng)型微 生物。生物細(xì)胞只能利用W ATP等形態(tài)保存的能量，不能直接利用化學(xué)反應(yīng)所釋放的自由 能。在好氧代謝中，ATP主要通過(guò)呼吸鏈的氧化磯酸化作用合成。氨氧化磯酸化效率很低， 所能產(chǎn)生的ATP非常有限，送些能量主要用于電子躍遷到較高能級(jí)，送使得硝化細(xì)菌生長(zhǎng) 很緩慢，世代期為擴(kuò)36h。硝化細(xì)菌的細(xì)胞壁中膚聚糖含量低，蛋白質(zhì)和脂肪含量高，因此對(duì) 環(huán)境變化比較敏感，自然界中天然的硝化細(xì)菌適應(yīng)性和耐受性比較差，在很多條件下無(wú)法 與異養(yǎng)型微生物在生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)活性污泥中硝化細(xì)菌含量較 低時(shí)，依靠調(diào)節(jié)溶解氧和抑等環(huán)境條件無(wú)法在較短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)繁殖，最終導(dǎo)致現(xiàn)有運(yùn) 行的污水處理系統(tǒng)脫除氨氮能力有限，在工業(yè)上通?？蒞采用向污水處理系統(tǒng)中直接投放 培養(yǎng)好的高濃度硝化細(xì)菌來(lái)解決送一問(wèn)題。無(wú)論是直接在污水處理系統(tǒng)中培養(yǎng)硝化細(xì)菌還 是在污水處理系統(tǒng)外培養(yǎng)硝化細(xì)菌，都需要添加促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)，才能加快硝化細(xì)菌的生 長(zhǎng)速率。
[0003] 從生化水平上看，硝化反應(yīng)是涉及氨單加氧酶、居胺氧還酶和亞硝酸鹽氧化酶共 同催化的代謝途徑，并伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化。采用生物促進(jìn)劑來(lái)提高硝化細(xì)菌中 送些酶的活性，則是解決硝化細(xì)菌生長(zhǎng)慢的有效途徑之一，同時(shí)可W加快硝化反應(yīng)進(jìn)程。目 前關(guān)于生物促進(jìn)劑的研究很多，CN200510111874. 5、CN200510111876. 4、CN200510111877. 9 和CN200510111875.X分別提出了利用不同的金屬鹽組合而成的硝化菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑，主要 成分包括糖蜜、金屬鹽(亞鐵鹽、儘鹽、巧鹽和鎮(zhèn)鹽）和吸附劑。使用該促進(jìn)劑后氨氮去除率 可W提高20% W上。但由于吸附劑主要是沸石粉、娃藻±、粉末活性炭或粉煤灰等物質(zhì)，送 些吸附劑的投加勢(shì)必會(huì)增大污泥產(chǎn)量。CN201110315549.6公開(kāi)了一種短程硝化反硝化顆粒 污泥的培養(yǎng)方法，其特征是定期投加5~15mg/L居胺；CN201010168453. 7公開(kāi)了一種快速啟 動(dòng)缺氧氨氧化生物濾池的方法，其特征是步驟（2)中投加居胺，誘導(dǎo)接種污泥向缺氧氨氧化 生物膜轉(zhuǎn)變，W上發(fā)明主要是利用居胺對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用，促進(jìn)短程硝化作用。 CN201410141638. 7公開(kāi)了一種亞硝化細(xì)菌的培養(yǎng)液及制備和培養(yǎng)方法，其培養(yǎng)液配方比較 復(fù)雜，除了涉及鐵、巧、鐘、鎮(zhèn)等提供細(xì)胞生長(zhǎng)的元素，還涉及鉆、鋼、儘、鋒等促進(jìn)酶合成的 兀素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑及其制備方法和應(yīng) 用。該促進(jìn)劑配方簡(jiǎn)單，制備容易，可W用于硝化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中，也可W直接投加到污 水處理系統(tǒng)中，使硝化細(xì)菌能在短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)繁殖，所培養(yǎng)的硝化細(xì)菌活性高、耐受沖 擊能力強(qiáng)。
[0005] 本發(fā)明硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑，包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，W重量份計(jì)，金屬鹽為 40-100重量份，優(yōu)選為50-80重量份，多胺類物質(zhì)為?Τ30重量份，優(yōu)選為10-20重量份；所 述的金屬鹽為巧鹽、鎮(zhèn)鹽、亞鐵鹽和銅鹽，〔曰2\1護(hù)古62+和化2+的摩爾比為（5~15):(5~25): (1 ~8): (0.5~5)，優(yōu)選為（8~12): (10~20): (2~6): (1 ~4)。
[0006] 本發(fā)明所述的巧鹽為化S〇4或者化化，優(yōu)選化S〇4 ;鎮(zhèn)鹽為Μ拆〇4或者M(jìn)gClz，優(yōu)選 Μ拆〇4 ;亞鐵鹽為FeS〇4或者化CI2,優(yōu)選化S〇4 ;銅鹽為化S〇4或者化CI2,優(yōu)選化S〇4。
[0007] 本發(fā)明所述的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0008] 本發(fā)明所述促進(jìn)劑還可W包括無(wú)機(jī)酸居胺，含量為0. 5~15重量份，優(yōu)選為2~10重 量份。所述無(wú)機(jī)酸居胺為鹽酸居胺、硫酸居胺或者磯酸居胺中的一種或幾種，優(yōu)選為硫酸居 胺。
[0009] 本發(fā)明所述硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑的制備方法，包括如下內(nèi)容；（1)按照W下組成 及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40-100重量份，優(yōu)選為50-80重量份，所述的金屬鹽為 巧鹽、亞鐵鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca2\Mg2+Je2+和化2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (1~8): (1~4)，優(yōu)選為（8~12): (10~20): (2~6):(1~4);(2)使用前將5~30重量份，優(yōu)選為10~20 重量份的多胺類物質(zhì)加入到金屬鹽溶液中。
[0010] 本發(fā)明步驟（1)所述的巧鹽為CaS〇4或者化C12,優(yōu)選化S〇4;鎮(zhèn)鹽為Mg S〇4或者 Mg Cl2,優(yōu)選Μ拆〇4 ;亞鐵鹽為FeS〇4或者化Cl2,優(yōu)選化S〇4 ;銅鹽為化S〇4或者化Cl2,優(yōu)選 OiS〇4。
[0011] 本發(fā)明步驟（2)所述的多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或者兩者的混合物。
[0012] 進(jìn)一步地，本發(fā)明步驟（2)中使用前還加入含量為0. 5~15重量份，優(yōu)選為2~10重 量份的無(wú)機(jī)酸居胺，所述無(wú)機(jī)酸居胺為鹽酸居胺、硫酸居胺或者磯酸居胺中的一種或幾種， 優(yōu)選為硫酸居胺。
[0013] 本發(fā)明所述的硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑可W用于硝化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程，可W用于提高 污水處理系統(tǒng)的氨氮去除效果，還可W用于含氨系統(tǒng)的快速啟動(dòng)及受沖擊系統(tǒng)的快速恢 復(fù)。具體需要根據(jù)污水性質(zhì)、處理量和處理效果確定投加量。在使用過(guò)程中，首先將促進(jìn)劑 溶解，然后按照污水中促進(jìn)劑濃度l(Tl〇〇mg/L進(jìn)行投加。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果： 1、利用金屬鹽所提供的金屬離子作為硝化細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的元素，同時(shí)作為酶的組份 提高酶的活性，可W快速降解底物，加速酶促反應(yīng)進(jìn)程。多胺類物質(zhì)與金屬離子共同作用， 可W加快細(xì)胞增殖，并能夠提高所收獲菌體的沉降性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)菌體使用壽命。
[0015] 2、無(wú)機(jī)酸居胺的適量加入可W作為居胺氧還酶的基質(zhì)直接參與硝化細(xì)菌的代謝 過(guò)程、縮短酶促反應(yīng)進(jìn)程，同時(shí)作為細(xì)胞的激活劑可W加速細(xì)胞生長(zhǎng)。
[0016] 3、本發(fā)明通過(guò)選擇硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑的組成物質(zhì)和配比，在金屬鹽、多胺類物 質(zhì)及無(wú)機(jī)酸居胺的共同作用下，實(shí)現(xiàn)快速培養(yǎng)硝化細(xì)菌的目的。本發(fā)明解決了硝化細(xì)菌生 長(zhǎng)慢的問(wèn)題，同時(shí)還可W加快硝化反應(yīng)進(jìn)程，提高廢水的處理效果。使用促進(jìn)劑后硝化細(xì)菌 的生長(zhǎng)速率可W增加10-?〇〇倍，含氨廢水的氨氮去除率可W提高30% W上，還能很好地解 決受沖擊的污水處理系統(tǒng)硝化脫氨氮能力的快速恢復(fù)問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例1-8和比較例1-4的硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑的配方見(jiàn)表1。
[0019] 表1促進(jìn)劑的配方及比例
某企業(yè)排放的廢水中含有的主要污染物COD濃度為800mg/L左右，氨氮濃度為200mg/ L左右，該廠采用批式活性污泥法（SBR工藝）進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)處理后的出水中COD濃度為小 于60mg/L、但是氨氮濃度仍高達(dá)60mg/L W上。利用上表配比所配置的促進(jìn)劑，配置濃度為 0. 5g/L，每天按照污水中促進(jìn)劑濃度為20mg/L進(jìn)行投加，投加15天后，氨氮去除率提高了 10% W上停止投加，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行10天，取水樣分析出水懸浮物濃度和出水氨氮濃度并計(jì) 算氨氮去除率。投加后具體處理結(jié)果見(jiàn)表2。
[0020] 表2采用不同配方促進(jìn)劑的處理效果
從表2的各實(shí)施例的出水水質(zhì)來(lái)看，沒(méi)有投加促進(jìn)劑的情況下，出水懸浮物濃度為 150mg/L，出水氨氮濃度為80mg/l，氨氮去除率只有60%，投加促進(jìn)劑后出水懸浮物濃度均 低于lOOmg/L，出水氨氮濃度均低于15mg/l，氨氮去除率均大于90%，當(dāng)促進(jìn)劑只含有配方 中的金屬鹽或者多胺類物質(zhì)時(shí)，出水懸浮物濃度在12(Tl40mg/L之間，出水氨氮濃度仍在 5(T70mg/L之間、氨氮去除率低于80%。由此可見(jiàn)，使用本發(fā)明的生長(zhǎng)促進(jìn)劑可W顯著提高 污中氨氮的去除率。此外，還可W提高污泥的絮凝性能，降低出水懸浮物濃度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，以重量份計(jì)，金屬 鹽為40~100重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅 鹽，Ca 2+、Mg2+、Fe2+和 Cu2+的摩爾比為（5~15): (5~25): (1~8): (0.5~5)。2. 按照權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：金屬鹽為50~80重量份，多胺類物 質(zhì)為 10~20 重量份，Ca2+、Mg2+、Fe2+和 Cu2+的摩爾比為（8~12): (10~20): (2~6) : (1~4)。3. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：鈣鹽為CaS04或者CaCl2，鎂鹽 為MgS0 4或者M(jìn)gCl2，亞鐵鹽為FeS04或者FeCl2,銅鹽為CuS0 4或者CuCl2。4. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：鈣鹽為CaS04，鎂鹽為MgS04， 亞鐵鹽為FeS0 4，銅鹽為CuS04。5. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：多胺類物質(zhì)為精胺、亞精胺或 者兩者的混合物。6. 按照權(quán)利要求1或2所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：所述促進(jìn)劑還可以包括無(wú)機(jī) 酸羥胺，含量為〇.5~15重量份。7. 按照權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺 或磷酸羥胺中的一種或幾種，含量為2~10重量份。8. 按照權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑，其特征在于：所述無(wú)機(jī)酸羥胺為硫酸羥胺。9. 一種硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：（1)按照以下組 成及重量份制備金屬鹽溶液：金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，所述的金屬鹽 為鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，金屬鹽中Ca 2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（5~15) : (5~25): (1~8): (0.5~5)，優(yōu)選為（8~12): (ΚΓ20): (2~6) : (1~4);(2)使用前將 5~30 重量份， 優(yōu)選為ΚΓ20重量份的多胺類物質(zhì)加入到金屬鹽溶液中。10. 按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：步驟（2)中使用前還可以加入含量為 0. 5~15重量份的無(wú)機(jī)酸羥胺，優(yōu)選為2~10重量份；所述無(wú)機(jī)酸羥胺為鹽酸羥胺、硫酸羥胺 或者磷酸羥胺中的一種或幾種。11. 權(quán)利要求1-10任一所述的生長(zhǎng)促進(jìn)劑的應(yīng)用，其特征在于：在使用過(guò)程中，首先將 促進(jìn)劑溶解，然后按照污水中促進(jìn)劑濃度KTlOOmg/L進(jìn)行投加。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硝化細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑，包括金屬鹽和多胺類物質(zhì)，以重量份計(jì)，金屬鹽為40~100重量份，優(yōu)選為50~80重量份，多胺類物質(zhì)為5~30重量份，優(yōu)選為10~20重量份；所述的金屬鹽為鈣鹽、鎂鹽、亞鐵鹽和銅鹽，Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩爾比為（5~15）:（5~25）:（1~8）:（0.5~5），優(yōu)選為（8~12）:（10~20）:(2~6):（1~4）。該促進(jìn)劑配方簡(jiǎn)單，制備容易，可以用于硝化細(xì)菌的培養(yǎng)過(guò)程中，也可以直接投加到污水處理系統(tǒng)中，使硝化細(xì)菌能在短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)繁殖，所培養(yǎng)的硝化細(xì)菌活性高、耐受沖擊能力強(qiáng)。
【IPC分類】C02F3/30, C12N1/38, C12N1/20, C02F3/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105543158
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410585482
【發(fā)明人】孫丹鳳, 高會(huì)杰, 郭志華, 趙勝楠, 許謙
【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大連石油化工研究院
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日