專利名稱：水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑及在接觸氧化工藝中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能有效 提高水處理生物填料上生物膜活性的活化菌劑，可以有效提高生物膜活性，延長(zhǎng)填料使用壽命，以及在接觸氧化工藝中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水處理生物接觸氧化工藝，常采用填料作為生物載體掛膜材料。然而長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行， 水中有機(jī)污染物及懸浮顆粒吸附在填料表面，有時(shí)來不及被填料上微生物消化降解，長(zhǎng)時(shí)間積累在填料表面積聚了一層厚的物化泥層，附著在生物填料表面(圖1、圖5)。物化泥層的積聚，一是造成填料有效表面積下降，二更為嚴(yán)重造成填料表面菌膜與水及氧間的傳質(zhì)受阻，使填料上好氧微生物處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，最終導(dǎo)致好氧菌因缺氧死亡，繼而又成為新的無活性物化泥層，導(dǎo)致填料上物化泥層進(jìn)一步增厚，形成惡性循環(huán)，最后只有附著于物化泥層表面很少的活性菌膜有消化降解功能，大大降了填料生物載體功能。因此生物接觸氧化工藝，“填料生物膜活性維護(hù)困難、微生物菌膜老化、生物膜活性下降、積聚物化泥層、填料表面積減小、傳質(zhì)效果降低”等問題，已成為污水生物接觸氧化處理中普遍存在、并難以得到有效解決，進(jìn)而影響生物接觸氧化工藝處理效果。特別是應(yīng)用較多的懸掛型填料，因呈固定設(shè)置，此影響尤為嚴(yán)重，所以通常懸掛式填料使用1 2年就需更換。如果通過例如強(qiáng)化曝氣沖擊或高壓水對(duì)填料沖洗強(qiáng)行脫膜，又容易造成填料上生物膜完全脫落，需重新培養(yǎng)生物膜，在漫長(zhǎng)生物膜培養(yǎng)過程中，不能保證水質(zhì)處理達(dá)標(biāo)排放，造成處理出水不穩(wěn)定；更換填料，不僅同樣存在上述缺陷，而且耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，特別是水處理池工作環(huán)境十分惡劣，更換難度相當(dāng)大，甚至超過新建池掛設(shè)。中國(guó)專利CN1927740公開治理含酚焦化廢水生物增強(qiáng)劑，由諾卡氏菌屬40 90% 假單孢菌屬8 30% 芽孢桿菌2 30%組成混合菌群，以及70-95%的糖或淀粉或蛋白營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此主要是提高對(duì)有害物質(zhì)去除效果，使原不易降解或降解緩慢污染物迅速除去，增強(qiáng)污泥沉降性，并不能改善、提高填料活性。中國(guó)專利CN1597565公開活性污泥處理煤氣廢水及焦化廢水方法，提出在活性污泥中投加硅藻土，強(qiáng)化微生物活性。作用是消除或減緩廢水毒性成份對(duì)微生物的抑制作用， 同樣不能改善、提高填料活性。中國(guó)專利CN1887748公開的高效污水處理促進(jìn)劑，由微生物菌種5% 15%，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)5% 15%，吸附劑35% 45%，膨松劑35% 45%組成。其功能是改進(jìn)菌群構(gòu)成， 縮短工藝啟動(dòng)周期，提高污水生態(tài)處理污染物的處理負(fù)荷和去除率，仍然不能改善、提高填料活性。中國(guó)專利CN101113065公開的抗沖擊倍增組合式焦化廢水處理工藝，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)微生物性狀異?；蚺菽瓏?yán)重時(shí)，間歇向反應(yīng)器投加1 :3-1有機(jī)葡萄糖或丙酮酸與無機(jī)的二價(jià)或三價(jià)金屬離子化合物單體或聚合體組成的微生物活性激勵(lì)劑，以改善活性污泥性狀， 提高生物膜量。其中有機(jī)物為健全酶系統(tǒng)提供物質(zhì)條件，無機(jī)物為生物酶提供輔基或激活齊IJ，改善微生物酶的活性。此改性劑，只能改善微生物性狀異?；蚺菽瓏?yán)重，仍然不能改善、 提高填料活性。上述專利雖然報(bào)導(dǎo)用增加微生物和化學(xué)物質(zhì)，暫時(shí)性刺激(激勵(lì))生物體降解機(jī)能的恢復(fù)和提高，或是抑制有害物質(zhì)對(duì)其微生物造成的影響，但均沒有能夠脫除填料上物化泥層，并消化脫下物化泥層，修復(fù)好氧及兼氧微生物菌系在缺氧下的受損，提高它們的活性。因此好氧生物填料表面積聚物化泥層問題，長(zhǎng)期未能得到有效解決，成為廢水處理生物接觸氧化工藝中一項(xiàng)長(zhǎng)久未能解決的難題，因此仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種能有效脫除填料上物化泥層，同時(shí)提高好氧及兼氧微生物活性，消化脫下物化泥層的水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述活化菌劑在水處理生物接觸氧化工藝中的應(yīng)用。本發(fā)明第一目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是通過篩選組配微生物及在培養(yǎng)液下產(chǎn)生的代謝酶，組成好氧及兼氧微生物活化菌劑，通過此活化劑使填料上物化污泥層得以脫除，并阻止其進(jìn)一步生成；以及使得脫落物化泥層在活化菌劑作用下消化殆盡，無需增加額外處理設(shè)施；同時(shí)提高好氧及兼氧微生物的活性，使填料表面菌膜得到迅速修復(fù)；從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，其特征在于活化劑由占菌數(shù)總量40-60%的熒光假單胞菌(pseudomonasfluorescens)，15-20%枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)，15-30% 巨大芽孢桿菌(bacillus megaterium), 5-10% 短小芽孢桿菌(bacillus pumilus)，以及其培養(yǎng)液的代謝產(chǎn)物組成的混合菌液，菌液濃度為 IO7 IO9 個(gè)/ml。本發(fā)明中上述微生物菌，一種方法可以從天然林或原始森林，采集的植物腐爛落葉或落葉層下的腐爛泥土中采集，通過微生物擴(kuò)大培養(yǎng)，例如取新鮮植物莖或葉、果實(shí)切碎，或者曬干植物切碎加入純凈水，經(jīng)煮沸滅菌，用采集的原始菌種接種，常溫常壓下擴(kuò)大培養(yǎng)。當(dāng)然也可以從生物菌庫中引進(jìn)。微生物菌在培養(yǎng)液中代謝產(chǎn)物，試驗(yàn)其作用是有利于使廢水中大顆粒或大分子污染物，分解為小顆?；蛐》肿?，更利于菌膜吸收，從而加速微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解， 同時(shí)還有利于提高微生物活性，降低生物反應(yīng)活化能，縮短生化反應(yīng)過程，提高反應(yīng)速率， 加大好氧微生物降解處理能力，提高CODcr去除率。為進(jìn)一步提高活化菌劑的活化能力，試驗(yàn)表明菌培養(yǎng)液，一種較好是采用由 1. 50 3. 50wt/%。生化氨基酸，0. 05-0. 20wt%。黃腐酸鉀，1. 50 3. 00wt/%。磷酸二氫鉀，余量為無菌水組成，PH = 6. 5-7. 5。將混合菌群加入此培養(yǎng)液，菌群產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，與混合菌群共同組成活化劑混合菌液。此外，為更好的維持菌種酶作用，調(diào)節(jié)菌細(xì)胞內(nèi)的滲透壓、pH和氧化還原電位，培養(yǎng)液中還可以再加入微量金屬元素促進(jìn)劑，例如Cu(II) ,Zn(II) ,Mn(II)、Co (II)、Co (III)、 Mo(II)等，濃度各為0. 1 IOppm0
本發(fā)明活化菌劑在生物接觸氧化工藝中的應(yīng)用，其特征在于在處理水中加入上述活化劑混合菌液，使其體積含量占整個(gè)處理水量的10_6 10_5?；罨鷦┩都狱c(diǎn)一種較好是將投加點(diǎn)設(shè)在接觸氧化池的進(jìn)水口，一可以通過進(jìn)水使微量的活化菌劑在氧化池中均勻分布，二進(jìn)水入口處的有機(jī)污染物濃度相對(duì)較高，可以為活化劑菌群提供足夠充足的營(yíng)養(yǎng)源，有利于活化劑菌群的成活、繁殖。為提高活化菌劑菌群在 污水中的適應(yīng)性能和代謝酶的活化性能，一種較好是在投加之前先對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性活化，例如一種方法為分別取接觸氧化池及前道工藝出水組成混合活化液，加入設(shè)計(jì)加入量的本發(fā)明活化菌劑，經(jīng)曝氣擴(kuò)培，使之有一個(gè)與處理污水的適應(yīng)過程。這樣更有利于提高投加菌對(duì)新環(huán)境(處理水)的適應(yīng)能力，投放后成活率高，并能縮短適應(yīng)期。本發(fā)明水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，加入生物接觸氧化池中，能有效使得填料產(chǎn)生的物化泥層得到脫除，并能有效阻礙有機(jī)物吸附于填料變成新的物化泥層，使得填料上基本不再有新的物化泥層再生成；并且脫落的物化泥層在活化菌劑作用下也能被消化殆盡，無需增加額外處理設(shè)施；此外，活化菌劑還具有對(duì)水處理好氧及兼氧微生物原位再生活化功能，恢復(fù)生物膜的活性，使填料上休眠及失活的生物膜得到活化修復(fù)，并能使新膜上菌群處于高活性亢奮狀態(tài)，從而提高了降解能力，尤其提高了污水生物膜法后期處理效果。經(jīng)不同污水比較試驗(yàn)，投加本發(fā)明活化菌劑后，填料上基本沒有物化泥層附著(圖2、 6)，出水CODcr去除率要較未使用活化菌劑提高1倍及以上。本發(fā)明通過添加微生物活化菌劑方法，從源頭解決了生物接觸氧化工藝中掛膜材料的再生問題，以及阻礙新的物化泥層附著，可以使填料使用年限延長(zhǎng)3-5年，降低了污水處理成本。以下結(jié)合二種不同污水的具體應(yīng)用，示例性說明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但實(shí)施例具體細(xì)節(jié)僅是為了說明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案限定，一些在技術(shù)人員看來，不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性增加和/或改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。


圖1為彈性填料應(yīng)用于某化工廢水一年后取樣填料照片。圖2為同樣化工廢水投加本發(fā)明活化劑1個(gè)月后穩(wěn)定運(yùn)行的取樣填料照片。圖3為圖1和圖2同樣化工廢水投加本發(fā)明活化劑前后取樣池底污泥對(duì)比圖。圖4為上述化工廢水投加本發(fā)明活劑前后出水CODcr去除率曲線。圖5為某印染廢水應(yīng)用軟性填料運(yùn)行2年后取樣填料照片。圖6為投加本發(fā)明活化劑10天后軟性填料用于同樣印染廢水的取樣填料照片。圖7為同樣印染廢水投加本發(fā)明活化劑前后出水CODcr去除率曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 某化工廢水，主要成分PVC生產(chǎn)母液，進(jìn)水CODct在1000mg/L左右，流量 70m3/h。主要處理工藝水解酸化+接觸氧化工藝。菌液配置蛋白胨5g、牛肉膏3g、NaC15g，瓊脂5g，純凈水1L，調(diào)節(jié)ρΗ7· 0 7. 2。接入復(fù)合菌種(復(fù)合菌各菌比例為熒光假單胞菌枯草芽孢桿菌巨大芽孢桿菌短小芽孢桿菌=5 2 2 1)，于生化培養(yǎng)箱培養(yǎng)48h后，備用。 菌液擴(kuò)培取生化氨基酸(江西省萍鄉(xiāng)市科達(dá)新技術(shù)研究所生產(chǎn))11. 2g，黃腐酸鉀(江西省萍鄉(xiāng)市科達(dá)新技術(shù)研究所生產(chǎn))0.8g，磷酸二氫鉀(宜興市輝煌化學(xué)試劑廠生產(chǎn))8. 8g，純凈水4L混合均勻，調(diào)節(jié)pH為6. 5 7. 5，加入金屬元素Cu(II)、Zn(II)、Mn(II)、 Co (II)、Co (III)、Mo (II)各0. 5ppm,混合均勻。取前述菌液80ml，放置于此培養(yǎng)液中，維持環(huán)境溫度25V 28°C，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速為160-185轉(zhuǎn)/分鐘，經(jīng)5_7天培養(yǎng)后即得本發(fā)明活化菌劑產(chǎn)品。分別取前述污水的水解酸化池和接觸氧化池污水，按各50%混合組成50倍于混合菌液的活化液，加入前述所得活化菌劑進(jìn)行曝氣活化24小時(shí)后，于接觸氧化池進(jìn)水口添力口。其中混合菌液體積投加量按處理水量的2*10_6投加。對(duì)比試驗(yàn)未投加本發(fā)明活化菌劑，運(yùn)行一年后彈性填料表面附著有大量強(qiáng)粘性物化污泥(圖1)；加入本發(fā)明活化菌劑后，一個(gè)月填料表面物化污泥脫落，基本無物化泥層附著(圖2)，而且填料上脫落污泥，由黑色細(xì)小顆粒污泥轉(zhuǎn)為活性的棕色絮狀污泥，即由死泥變?yōu)榛钚晕勰?圖3)。填料上有新的生物膜生長(zhǎng)，而且此后未再發(fā)生填料表面附著物化泥層增厚現(xiàn)象，長(zhǎng)期維持填料上生物膜的適當(dāng)厚度，處理效果有了較大幅度提高，CODct去除率是之前未投加菌劑的1. 5倍左右(圖4)，并且接觸氧化池池底沉積污泥厚度明顯減少。實(shí)施例2 某污水處理廠，廢水為以印染廢水為主，流量85m3/h，進(jìn)水CODra在 400 800mg/L。處理主要工藝水解酸化+接觸氧化工藝。按例1方法制備活化菌劑，其中復(fù)合菌種各菌比例為熒光假單胞菌枯草芽孢桿菌巨大芽孢桿菌短小芽孢桿菌=6 1 2 1，其他不變，得到本發(fā)明活化菌劑產(chǎn)品，并進(jìn)行適應(yīng)性活化24小時(shí)。對(duì)比試驗(yàn)同上，所得效果與例1基本相同。所用填料為軟性填料，試驗(yàn)前后對(duì)比， 軟性填料外觀有了較大的改觀(圖5、6)，結(jié)果顯示處理出水CODct去除效果提高1倍以上 (圖7)。表明本發(fā)明活化菌劑在不同廢水中有基本相同效果，可以得出結(jié)論，本發(fā)明活化菌劑針對(duì)不同類型的工業(yè)廢水，對(duì)脫除填料上附著物化泥層，以及阻礙其再附著增厚，提高好氧及兼氧微生物活性都有很好的作用。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本專利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠從本專利公開內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到也可采用其他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，例如用于不同污水、不同生物載體填料，等等的非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)，同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施例基本相同功能和效果，不再一一舉例展開細(xì)說，均屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，其特征在于活化劑由占菌數(shù)總量40-60%的熒光假單胞菌(pseudomonas fluorescens), 15-20%枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis), 15-30 % 巨大芽孢桿菌(bacillus megaterium), 5-10 % 短小芽孢桿菌(bacillus pumilus)，以及其培養(yǎng)液的代謝產(chǎn)物組成的混合菌液，菌液濃度為IO7 IO9個(gè)/ml。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，其特征在于培養(yǎng)液由 1. 50 3. 50wt/%。生化氨基酸，0. 05-0. 20wt%。黃腐酸鉀，1. 50 3. 00wt/%。磷酸二氫鉀，余量為無菌水組成，PH = 6. 5-7. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，其特征在于培養(yǎng)液中加有微量金屬元素促進(jìn)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述水處理好氧及兼氧微生物活化菌劑，其特征在于微量金屬元素促進(jìn)劑為 Cu (I I)、Zn (I I)、Mn (I I)、Co (I I)、Co (I II)、Mo (II)，加入濃度各為 0. 1 1Oppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述活化菌劑在接觸氧化工藝中的應(yīng)用，其特征在于在處理水中加入上述活化混合菌液，并使其體積含量占整個(gè)處理水量的10_610_5。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述活化菌劑在接觸氧化工藝中的應(yīng)用，其特征在于活化菌劑投加點(diǎn)在接觸氧化池進(jìn)水口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述活化菌劑在接觸氧化工藝中的應(yīng)用，其特征在于活化菌劑投加前先用接觸氧化池及前道工藝出水組成的混合活化液對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性活化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高水處理填料生物膜活性的活化菌劑，及在接觸氧化工藝中的應(yīng)用，其特征是活化劑由占菌數(shù)總量40-60％的熒光假單胞菌(pseudomonas fluorescens)，15-20％枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)，15-30％巨大芽孢桿菌(bacillus megaterium)，5-10％短小芽孢桿菌(bacillus pumilus)，以及其培養(yǎng)液的代謝產(chǎn)物組成的混合菌液，加入處理水中濃度為10-6～10-5。能有效使得填料產(chǎn)生物化泥層得到脫除，并能阻礙形成新的物化泥層，可以使填料使用年限延長(zhǎng)至3-5年；活化菌劑還好氧及兼氧微生物具有原位再生活化功能，恢復(fù)生物膜活性，使填料上休眠及失活的生物膜得到活化修復(fù)，并能使新膜上菌群處于高活性亢奮狀態(tài)，從而提高了降解能力，投加活化菌劑后，出水COD去除率要較未使用活化劑提高1倍及以上。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102190373SQ20101012464
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者姜犇 申請(qǐng)人:江蘇中超環(huán)保有限公司