專利名稱：降解“三苯”VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢氣凈化技術，尤其是涉及一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合 微生物菌劑的制備方法。
技術背景大氣污染是目前最突出的環(huán)境問題之一。揮發(fā)性有機化合物(VOCs)是除粉 塵之外排放范圍最廣泛、種類最多的大氣污染物。根據(jù)以往的研究和相關的污 染源調査報告，在實際排放的VOCs中，工業(yè)"三苯"(苯、甲苯、二甲苯)VOCs 占有較大比例，是一類主要揮發(fā)性有機污染物，已被許多國家列入優(yōu)先控制污 染物。大量的"三苯"廢氣排放到大氣中勢必對大氣環(huán)境與人類健康造成有害 影響。研發(fā)"三苯"廢氣的污染控制技術顯得十分重要和迫切。目前，生物降 解技術是凈化這類物質的有效方法之一 。廢氣生物處理系統(tǒng)中，微生物是工作的主體。所有廢氣生物處理裝置(生 物濾床、生物滴濾床或其他生物處理反應器)，在啟動階段都需要接種微生物。 目前，廢氣生物處理系統(tǒng)在應用過程中多采用活性污泥接種啟動反應器。但活 性污泥接種的反應器常存在啟動時間長、啟動期去除效率不高、性質不穩(wěn)定等 缺點，特別是在難降解混合廢氣生物凈化過程中，此類問題尤為突出。此外， 污泥活性保存周期短，且攜帶、運輸不便。活性污泥的上述特點一定程度上限 制了生物凈化技術在廢氣治理領域的應用。微生物菌劑在環(huán)保技術領域的應用 主要集中在難降解廢水、糞便無害化處理等方面。經檢索有關專利文獻，目前 尚未檢索到應用于"三苯"VOCs廢氣生物處理體系的復合微生物菌劑。該類復 合微生物菌劑取代活性污泥應用于廢氣生物處理裝置的啟動，具有易保存、攜 帶方便等優(yōu)點，可達到快速啟動反應器和提高處理效率的目的，在廢氣生物凈 化的工程實踐中極具開發(fā)潛力和應用前景。 發(fā)明內容為了克服用于啟動廢氣生物處理裝置的活性污泥在實際應用中存在的不 足，本發(fā)明的目的在于提供一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制 備方法，該類菌劑可替代活性污泥進行接種。本發(fā)明采用的技術方案是它由高降解活性的混合菌種和菌劑載體材料組成，經固體發(fā)酵培養(yǎng)制成。所述的高降解活性的混合菌種是以含三苯類物質的污泥培養(yǎng)基馴化取自污 水處理廠曝氣池內的活性污泥，獲得的高降解性能的活性污泥作為混合菌種。所述的污泥馴化培養(yǎng)基由苯、甲苯、鄰二甲苯、K2HP04、 Na2HP04、 KH2P04、 NH4Cl、 MgS04、 CaCl2、 FeCl3、 MnS04、 ZnS04和(NH4)6Mo7024'4H20組成，它 們的濃度范圍依次分別為800 1000mg/L、500 1000mg/L、300 500mg/L、2.0 6.0mg/L、 5.0 8.0mg/L、 1.5 4.0mg/L、 4.5 6.0mg/L、 6.5 8.5mg/L、 4.0 8.0 mg/L、 0.25 1.0 mg/L、 0.05 0.5 mg/L、 0.01 0.1 mg/L、 0.01 0.05mg/L;采 用定期更換培養(yǎng)基持續(xù)馴化的方式馴化活性污泥，直至其對三苯類物質降解效 率》95%。所述的菌劑載體材料由麥麩、纖維素和穩(wěn)定劑組成，它們的重量百分數(shù)范 圍為80% 卯％:5% 15%:5%，加入2倍的水混勻，121。C濕熱滅菌30 40min 冷卻待用。所述的高降解活性的混合菌種加入量與菌劑載體材料的重量比為1 3: 10， 固體培養(yǎng)發(fā)酵溫度范圍為35t: 45'C，菌劑干燥溫度范圍為3(rC 5(TC，干燥 后磨粉封裝冷藏。所述的纖維素選為紅木屑。所述的穩(wěn)定劑選用硅藻土。本發(fā)明中菌劑的使用方法為根據(jù)實際廢氣的主要成分，預先馴化活性污 泥獲得具有高降解活性的混合菌種，采用上述方法制得復合菌劑產品后，打開 包裝將菌劑加入至廢氣生物處理反應體系中的培菌裝置中進行擴增培養(yǎng)，將培 養(yǎng)好的混合菌液循環(huán)淋灑于生物填料上，使廢氣生物處理裝置快速啟動。本發(fā)明具有的有益效果是(1)利用定向馴化后的活性污泥作為混合菌種，微生物種群豐富、群落結構合理，比人工組合的混合菌種更具生態(tài)合理性和代謝互補性；(2 )復合微生物菌劑在實際工程應用中可替代活性污泥接種啟動廢氣生物處理裝置，因其針對目標污染物制備，可縮短馴化時間，加速反應裝置的快速啟動；(3) 復合微生物菌劑相對于活性污泥更利于長期保存，4"C冷藏保存時間 長達1年，其對三苯類物質去除率下降在10%以內，延長了使用壽命；(4) 使用方便，包裝、運輸便利，可形成商品化。
具體實施方式
實施例l:(1)樣品采集活性污泥取自某污水廠曝氣池，至4'C冰箱保存，48h內使用。(2) 活性污泥馴化培養(yǎng)基苯800 mg/L，甲苯500mg/L，鄰二甲苯300 mg/L， K2HP04 2.0mg/L， Na2HP04 5.0mg/L， KH2P04 1.5 mg/L， NH4C1 4.5 mg/L， MgS04 6.5mg/L， 4.0mg/LCaCl2， 0.25mg/L FeCl3， MnS04 0.05 mg/L， ZnS04 0.01 mg/L， (NH4)6Mo7024.4H20 0.01 mg/L。(3) 活性污泥馴化方法將新鮮污泥沉降30min，取50ml的濃污泥置于 500ml的錐形瓶中，加入100ml的馴化培養(yǎng)基。錐形瓶置入搖床在28°C， 160rpm 振蕩培養(yǎng)，每5天為一個馴化周期， 一個周期內隔天測量馴化體系pH，調至6.0 一8.0。每個周期結束后更換新鮮的培養(yǎng)基和添加相同濃度的三苯類物質，定期 檢測活性污泥的比降解速率和耐受能力，持續(xù)馴化直至其對三苯類物質降解速 率》95%。(4) 菌劑載體制備麥麩、紅木屑和硅藻土按90%:5%:5%混合，按載體: 水為1:2的量加入水(pH調至5),混勻后分裝，每500ml的錐形瓶加入50克 的載體，12rC濕熱滅菌30min后冷卻待用。(5) 復合微生物菌劑制備過程在上述(4)制備的載體中接種5ml馴化 后的混合菌種，35'C固體發(fā)酵培養(yǎng)48h，微生物在載體上的生長情況通過平板計 數(shù)檢測，當載體上的微生物數(shù)量大于10億個/g后，對發(fā)酵物在3(TC下進行干燥， 干燥后碾磨成粉末分裝保存。(6) 復合微生物菌劑的降解性能取上述(5)制備的微生物菌劑0.5g降 解100ml三苯混合物(各物質初始濃度分別為100mg/L)， 24h后苯、甲苯、鄰 二甲苯去除率分別為75.2%、 80.2%、 78.4%。實施例2:(1) 樣品采集同實施例1。(2) 活性污泥馴化培養(yǎng)基苯1000 mg/L，甲苯1000mg/L，鄰二甲苯500 mg/L， K2HPO46.0mg/L， Na2HP04 8.0mg/L， KH2P04 4.0 mg/L， NH4Cl 6.0 mg/L， MgS04 8.5mg/L， 8.0mg/L CaCl2， l.Omg/L FeCl3， MnS04 0. 5 mg/L， ZnS04 0. 1 mg/L， (NH4)6Mo7024.4H20 0.1 mg/L 。(3) 活性污泥馴化方法同實施例l。(4) 菌劑載體制備麥麩、紅木屑和硅藻土按85%:10%:5%混合，按載體: 水為1:2的量加入水(pH調至7)，混勻后分裝，每500ml的錐形瓶加入50克 的載體，12rC濕熱滅菌30min后冷卻待用。(5) 復合微生物菌劑制備過程在上述(2)制備的載體中接種10ml馴化后的混合菌種，4(TC固體發(fā)酵培養(yǎng)48h，微生物在載體上的生長情況通過平板計 數(shù)檢測，當載體上的微生物數(shù)量大于10億個/g后，對發(fā)酵物在4(TC下進行干燥， 干燥后碾磨成粉末分裝保存。(6)復合微生物菌劑的降解性能取上述(3)制備的微生物菌劑0.5g降 解100ml三苯混合物(各物質初始濃度分別為100mg/L)， 24h后苯、甲苯、鄰 二甲苯去除率分別為85.2%、 90.2%、 88.4%。 實施例3:(1) 樣品采集同實施例1。(2) 活性污泥馴化培養(yǎng)基苯800 mg/L，甲苯800mg/L，鄰二甲苯400 mg/L， K2HP04 4.0 mg/L， Na2HP04 6.5 mg/L， KH2P04 4.0 mg/L， NH4Cl 5.0 mg/L， MgS04 7.0mg/L， 6.0mg/LCaCl2， 0.7mg/L FeCl3， MnS04 0. 2 mg/L， ZnS04 0.05 mg/L， (NH4)6Mo7024.4H20 0.03 mg/L。(3) 活性污泥馴化方法同實施例l。(4) 菌劑載體制備麥麩、纖維素和穩(wěn)定劑按80%:15%:5%混合，按載體 水為l:2的量加入水(pH調至8)，混勻后分裝，每500ml的錐形瓶加入50克 的載體，12rC濕熱滅菌30min后冷卻待用。(5) 復合微生物菌劑制備過程在上述(2)制備的載體中接種15ml馴化 后的混合菌種，45'C固體發(fā)酵培養(yǎng)48h，微生物在載體上的生長情況通過平板計 數(shù)檢測，當載體上的微生物數(shù)量大于10億個/g后，對發(fā)酵物在45'C下進行千燥， 干燥后碾磨成粉末分裝保存。(6) 復合微生物菌劑的降解性能取上述(3)制備的微生物菌劑0.5g降 解100ml三苯混合物(各物質初始濃度分別為100mg/L)， 24h后苯、甲苯、鄰 二甲苯去除率分別為95.2%、 98.2%、 92.4%。實施例4:(1) 樣品采集、活性污泥馴化培養(yǎng)基及馴化方法同實施例3。(2) 菌劑載體制備麥麩、纖維素和穩(wěn)定劑按85%:10%:5%混合，按載體: 水為1:2的量加入水(pH調至10)，混勻后分裝，每500ml的錐形瓶加入50克 的載體，12rC濕熱滅菌30min后冷卻待用。(3) 復合微生物菌劑制備過程在上述(2)制備的載體中接種8ml馴化 后的混合菌種，35'C固體發(fā)酵培養(yǎng)48h，微生物在載體上的生長情況通過平板計 數(shù)檢測，當載體上的微生物數(shù)量大于10億個/g后，對發(fā)酵物在5(TC下進行千燥， 干燥后碾磨成粉末分裝保存。(4)復合微生物菌劑的降解性能取上述(3)制備的微生物菌劑0.5g降 解100ml三苯混合物(各物質初始濃度分別為100mg/L)， 24h后苯、甲苯、鄰 二甲苯去除率分別為93.2%、 95.2%、 90.4%。 對比例設計兩套平行生物濾塔反應器(A和B),分別采用污水廠活性污泥和上述實 施例中制備的復合微生物菌劑接種并啟動反應器，考察啟動時間及反應器運行 性能。試驗采用的生物濾塔由有機玻璃制成，內徑150mm，總高1000mm，其 中填料層高度為680mm。三苯類混合廢氣采用動態(tài)配氣法配置，從空氣壓縮機 出來的氣流分成2股，輔氣流進入苯、甲苯、鄰二甲苯液體揮發(fā)瓶，含有三苯 蒸汽的輔氣流進入氣體混合瓶與主氣流混合，形成三苯廢氣。廢氣中苯、甲苯、 鄰二甲苯濃度范圍分別為440 520mg/m3、 340 450 mg/m3、 125 280 mg/m3， 廢氣流量通過氣體流量計控制，空床氣速0.05m/s。反應器A采用500mL取自 污水廠的新鮮活性污泥接種，反應器B采用200g復合微生物菌劑接種。啟動過 程廢氣凈化效果見表l。表1結果表明，同樣操作條件下，采用復合微生物菌劑可加速反應器的啟 動，從第7天開始，各物質去除率開始高于卯％，而采用新鮮活性污泥啟動的 反應器從第15天起才達到上述效果。表l反應器啟動過程凈化效果比較進氣濃度(mg/m3) 反應器A去除率 反應器B去除率苯甲苯二甲苯苯甲苯二甲苯苯甲苯二甲苯第l天45636324636%48%30%58%63%45%第3天46840218756%52%48%78%81%75%第5天50238619564%58%52%86%88%83%第7天49542325972%73%63%92%960/o90%第9天48642126376。％80%70%95%98%92%第ll天51245025680%82%78%96%99%93%第13天49843622487%88%85%97%98%92%第15天51839627892%92%90%95%97%90%第17天50438726595%98%92%96%98%93%第19天49844228096%97%94%98%96%92%第21天52043925898%99%92%960/。97%94%權利要求
1.一種降解“三苯”VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制備方法，其特征在于由高降解活性的混合菌種和菌劑載體材料組成，經固體發(fā)酵培養(yǎng)制成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制備方法，其特征在于所述的高降解活性的混合菌種是以含三苯類物質的 污泥培養(yǎng)基馴化取自污水處理廠曝氣池內的活性污泥，獲得的高降解性能的活 性污泥作為混合菌種。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑 的制備方法，其特征在于:所述的污泥馴化培養(yǎng)基由苯、甲苯、鄰二甲苯、K2HP04、 Na2HP04 、 KH2P04 、 NH4Cl 、 MgS04 、 CaCl2 、 FeCl3 、 MnS04 、 ZnS04和 (NH4)6Mo70244H20組成，它們的濃度范圍依次分別為800 1000mg/L、 500 1000mg/L、 300 500mg/L、 2.0 6.0mg/L、 5.0 8.0mg/L、 1.5 4.0mg/L、 4.5 6.0 mg/L、 6.5 8,5mg/L、 4.0 8.0 mg/L、 0.25 1.0 mg/L、 0.05 0.5 mg/L、 0.01 0.1mg/L、 0.01 0.05mg/L;采用定期更換培養(yǎng)基持續(xù)馴化的方式馴化活性污泥， 直至其對三苯類物質降解效率>95%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑 的制備方法，其特征在于所述的菌劑載體材料由麥麩、纖維素和穩(wěn)定劑組成， 它們的重量百分數(shù)范圍為80% 90%:5% 15%:5%，加入2倍的水混勻，121 "C濕熱滅菌30 40min冷卻待用。
5. 權利要求1所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制 備方法，其特征在于所述的高降解活性的混合菌種加入量與菌劑載體材料的 重量比為1 3: 10，固體培養(yǎng)發(fā)酵溫度范圍為35"C 45。C，菌劑干燥溫度范圍 為3(TC 50'C，干燥后磨粉封裝冷藏。
6. 權利要求1所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制 備方法，其特征在于所述的纖維素選為紅木屑。
7. 權利要求1所述的一種降解"三苯"VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制 備方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑選用硅藻土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降解“三苯”VOCs廢氣的復合微生物菌劑的制備方法。它首先以含三苯類物質的培養(yǎng)基馴化取自污水處理廠的活性污泥，以馴化獲得的高降解性能的活性污泥作為混合菌種，接種至菌劑載體材料，經固體發(fā)酵培養(yǎng)可獲得復合微生物菌劑。所述制備方法包括活性污泥的馴化、菌劑載體材料的按比例混合和固體發(fā)酵培養(yǎng)，制備方法簡單，成本低，有效結合了活性污泥混合體系微生物種群豐富、菌群結構合理和菌劑利于長期保存的優(yōu)點，因其針對目標污染物制備，在廢氣生物處理實際應用中可縮短馴化時間，加速反應裝置的快速啟動。它可替代活性污泥快速啟動廢氣生物凈化反應器，實現(xiàn)目標污染物的高效降解。
文檔編號B01D53/46GK101327405SQ20081006373
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權日2008年7月25日
發(fā)明者峰 葉, 吳石金, 張麗麗, 王家德, 陳建孟 申請人:浙江工業(yè)大學