CN102382767A - 一种耐盐硝化菌群的富集培养方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐盐硝化菌群的富集培养方法，包括：接种活性污泥，培养方式为序批式富集培养；在模拟废水进行所述富集培养，富集培养营养盐主要成分为无机盐，底物为外加铵盐，碳源为无机碳酸盐；通过碳酸钠及碳酸氢钠调控所述富集培养过程中曝气池中pH值，通过曝气量调节溶氧值；采用逐步增加盐度的方法对硝化菌群进行驯化；当污泥中未观察到丝状菌存在，且原生动物数量和种类很少时，耐盐硝化菌群富集培养结束。本发明可利用基质范围广，易于培养；所培养的耐盐硝化菌群浓度高，活性好，可显著提高高盐氨氮废水生化处理去除率，适用于各种氨氮工业废水处理，适用于规模化生产；降低了废水处理成本，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种耐盐硝化菌群的富集培养方法

技术领域

本发明属于微生物技术领域，特别是涉及一种耐盐硝化菌群的富集培养方法。

背景技术

氨氮是水体污染中重要因素，水中过高的氨氮容易引起水中植物及藻类的过度繁殖，使水体自净化能力减弱，恶化水质从而造成水体富营养化。目前的现有技术中，氨氮废水的主要治理方法有物化法、高级氧化法和生物法。

物化法有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱/汽提法、膜技术法、电渗析法和结晶法。物化法存在反应条件苛刻、运行费用高等缺点，其应用也仅限于部分行业和领域。

高级氧化技术主要包括光催化氧化、超临界催化氧化、湿式氧化技术、催化湿式氧化技术。这些技术都具有设备投资大、运行费用高、操作条件要求苛刻的特点，且经高级氧化技术后氨氮转换为氮氧化物，总氮仍需进一步处理。

生物法处理高浓度氨氮废水有多种形式，主要有传统硝化反硝化、亚硝酸硝化/反硝化工艺、同时硝化/反硝化、厌氧氨氧化工艺。生物法由于其处理成本低、效果好，适用面广从而得到了广泛应用。

高盐度氨氮废水是指总合盐质量分数大于1％的废水。由于废水中高盐份的存在，微生物的细胞膜和菌体内的酶会被破坏，微生物的生长也会被抑制，从而增加了氨氮废水生物处理的难度。某些企业采用稀释后生化处理该类废水的方法，该方法会增加处理规模、基建投资及运行费用。如何驯化适应高盐度氨氮废水的硝化菌群成为一个技术难题。

现有技术中，公开号为CN1354786A的中国专利公开了一种活性污泥中高浓度硝化细菌的培养方法，以下水污泥和屎尿污泥作为接种污泥，以污泥脱水滤液或硝化脱离液为培养液，处理氨氮浓度范围为100～300mg/L，超过此浓度会对菌体产生抑制作用；公开号为CN101240253A的中国专利公开了一种活性污泥中高效硝化细菌的富集方法，以污水处理厂活性污泥为接种污泥，以氨氮、微量无机盐及缓冲液为培养液，处理过程中加入少量有机物，其氨氮处理范围≤1200mg/L；公开号为CN101709278A的中国专利公开了一种高浓度亚硝化细菌的规模化培养方法及其用途，以污水处理厂活性污泥作为接种污泥，铵盐、磷酸盐、钙盐、镁盐、铁盐作为微生物培养液，培养亚硝化细菌。公开号为CN1986443A中国专利公开了一种硝化菌生长促进剂，其成分主要为糖蜜、金属盐和吸附剂，适合于低盐氨氮废水处理。上述现有技术中，均存在不适合处理高盐氨氮废水的缺陷。

发明内容

本发明提供一种耐盐硝化菌群的富集培养方法，用以解决现有技术不适合处理高盐氨氮废水的问题。

为达上述目的，本发明提供一种耐盐硝化菌群的富集培养方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，接种活性污泥，培养方式为序批式富集培养；

步骤二，在模拟废水进行所述富集培养，富集培养营养盐主要成分为无机盐，底物为外加铵盐，碳源为无机碳酸盐；

步骤三，通过碳酸钠及碳酸氢钠调控所述富集培养过程中曝气池中pH值，通过曝气量调节溶氧值；

步骤四，采用逐步增加盐度的方法对硝化菌群进行驯化；

步骤五，当污泥中未观察到丝状菌存在，且原生动物数量和种类很少时，耐盐硝化菌群富集培养结束。

进一步，所述接种活性污泥浓度控制在1～3g/L。

进一步，步骤一中，一个运行周期为12～24h，每个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期。

进一步，步骤一中，将所述活性污泥接种至反应器中，针对硝化菌群进行间歇式富集培养，通过曝气搅拌为微生物提供氧气，反应器中溶氧值控制在0.5～6.5mg/L。

进一步，步骤一中，pH控制在6.0～9.0之间，反应器中温度控制在15～37℃之间，初期富集培养硝化菌群周期为3～7天。

进一步，步骤二中，模拟废水中氨氮浓度控制在100～1000mg/L。

进一步，所述模拟废水中氨氮浓度控制在200～900mg/L。

进一步，步骤三中，反应器中溶氧量主要通过调节进气量来控制，进气量控制范围为0.5～6.5mg/L之间。

进一步，步骤四中，驯化初始阶段，氯化钠及硫酸钠分别按照2.5g/L、8g/L添加；此后的驯化过程中，氯化钠及硫酸钠浓度分别按照2g/L、4g/L浓度梯度递加，最终浓度分别为6.5g/L、16g/L。

进一步，步骤四中，每一个盐度的驯化周期为15～30天；反应器一个运行周期为12～24h，在一个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期。

本发明有益效果如下：

1、本发明中培养耐盐硝化菌群可利用基质范围广，易于培养；

2、本发明所培养的耐盐硝化菌群浓度高，活性好，所使用的培养方法适用于规模化生产；

3、可显著提高高盐氨氮废水生化处理去除率，适用于各种氨氮工业废水处理；

4、不需外加有机碳源，大大节省了投资，从而降低了废水处理成本。

5、利用本发明培养的硝化菌群可以解决高盐氨氮废水难以生化处理及处理成本较高的问题，具有良好的经济效益和环境效益。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明提供一种高盐分废水耐受能力强，去除率高的硝化菌群的富集培养方法，将该方法富集培养后的硝化菌群能够耐受氨氮废水中高盐分，高效去除水中的氨氮，从而解决高盐氨氮废水的处理难题，具有良好的经济、环境效益。

一种耐盐高效硝化菌群的富集培养方法。采用序批式培养，逐步提高废水中盐分浓度，使普通活性污泥中硝化菌群能够适应水中高盐分，以达到处理目的。处理对象主要为高盐氨氮废水(水质情况见表1)。

表1废水水质

该方法依次包括以下步骤：

步骤1，在带有加热装置的SBR(Sequencing Batch Reactor，序批式反应器)反应器接种活性污泥，接种污泥浓度为1～3g/L，培养方式为序批式培养。

将活性污泥接种至SBR反应器中，针对硝化菌群进行间歇式富集培养，通过曝气搅拌为微生物提供氧气。基质及营养盐组分配比配置母液加入到SBR反应器中，初始接种活性污泥浓度控制在1～3g/L，在此反应器中，一个运行周期为12～24h，每个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期；反应器中溶氧值控制在0.5～6.5mg/L，pH控制在6.0～9.0之间，SBR反应器中温度控制在15～37℃之间，初期富集培养硝化菌群周期为3～7天。

步骤2，富集培养在模拟废水进行，富集培养营养盐主要成分为铁、镁、钾、磷等常规无机盐，底物为外加铵盐，碳源为无机碳酸盐。

模拟废水中氨氮浓度控制在100～1000mg/L，优选浓度为200～900mg/L，采用逐步提高氨氮浓度的方法富集培养硝化菌群，不加任何有机碳源，碳酸铵即作为氨氮基质，又作为部分碳源基质，被加入到模拟废水中；营养盐Fe²⁺主要以FeSO₄·7H₂O盐加入，其中Fe²⁺控制在2～20mg/L，优选为5～15mg/L；Mg²⁺主要以MgSO₄·7H₂O盐加入，其中Mg²⁺控制在5～20mg/L，优选为10～15mg/L；磷主要以KH₂PO₄或K₂HPO₄盐加入，其中P控制在10～300mg/L，优选为50～200mg/L；在培养基中添加适量碳酸氢钠作为废水无机碳源。

步骤3，富集培养过程中曝气池中pH主要通过碳酸钠及碳酸氢钠调控，溶氧值通过曝气量调节。

曝气池中pH主要通过碳酸钠及碳酸氢钠协同作用来调节，碳酸盐一方面作为部分碳源基质，另一方面作为pH缓冲盐加入，将pH控制在6.0～9.0之间，优选范围为6.5～8.5；反应器中溶氧量主要通过调节进气量来控制，控制范围为0.5～6.5mg/L之间，优选范围为1.0～2.5mg/L。

步骤4，驯化过程采用逐步增加盐度的方法对硝化菌群进行驯化。

经过前期硝化菌群的富集培养后，开始耐盐硝化菌的驯化过程。驯化初始阶段，废水中氯化钠及硫酸钠分别按照2.5g/L、8g/L添加；此后的驯化过程中，废水中氯化钠及硫酸钠浓度分别按照2g/L、4g/L浓度梯度递加，最终浓度分别为6.5g/L、16g/L。每一个盐度的驯化周期大约为15～30天；SBR反应器一个运行周期为12～24h，在一个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期。

步骤5，通过观测硝化菌群性状及对高盐氨氮废水的处理效果来判定其富集培养驯化过程是否完成。

驯化初期，污泥中仍含有大量原生动物，尤其以钟虫数量较多；而后生动物因对盐环境无法适应，在处理系统中已消失；此时，菌胶团较为密实；盐度提高后，原生动物数量和种类明显减少，驯化结束后，所形成的污泥颗粒小且密实，菌胶团成大块团状；污泥中未观察到丝状菌存在，且原生动物数量和种类很少。经过最终高盐度驯化后，300～500mg/L的氨氮可在12～24h内去除97％以上，达到理想处理效果，至此认为耐盐硝化菌群富集培养结束。

下面以具体实施例进行详细说明：

实施例1

a、硝化菌群富集培养：活性污泥取自某污水处理厂硝化试验装置，以2g/L浓度将活性污泥接种至SBR反应器中，加入富集培养液，富集培养液组成为：NH₄ ⁺-N(NH₄HCO₃)200～600mg/L；Fe²⁺(FeSO₄·7H₂O)10mg/L；Mg²⁺(MgSO₄·7H₂O)15mg/L；P(KH₂PO₄)60mg/L；依据碳氮比为(0.5～20)∶1添加碳酸氢钠。在硝化菌富集培养过程中，一个运行周期为24h，其中：进水15min、曝气20h、沉淀2h、排水1h，剩余时间为闲置期；反应器中溶氧值控制在2.5～4.5mg/L，pH控制在6.0～8.5之间，温度控制在15～37℃之间。富集培养硝化菌过程中，采用逐步提高氨氮基质浓度的方法，以加快硝化菌群富集培养过程。

b、耐盐硝化菌驯化培养：完成硝化菌富集培养后，进入耐盐硝化菌群驯化培养过程。驯化初始阶段，废水中氯化钠及硫酸钠分别按照2.5g/L、8g/L添加；此后的驯化过程中，废水中氯化钠及硫酸钠浓度分别按照2g/L、4g/L浓度梯度递加，最终浓度分别为6.5g/L、16g/L。每一个盐度的驯化周期为15～30天；SBR反应器一个运行周期为24h，在一个运行周期中，进水15min、曝气20h、沉淀2h、排水1h，剩余时间为闲置期；驯化结束后，菌胶团成大块团状，污泥中未发现丝状菌且原生动物数量和种类很少，污泥颗粒小且密实，300～500mg/L的氨氮可在24h内去除97％以上，至此认为耐盐硝化菌群富集培养结束。

实施例2

a、硝化菌群富集培养：活性污泥取自某化工厂污水处理车间曝气池，以2.5g/L浓度将活性污泥接种至SBR反应器中，加入富集培养液，富集培养液组成为：NH₄ ⁺-N(NH₄HCO₃)100～700mg/L；Fe²⁺(FeSO₄·7H₂O)12mg/L；Mg²⁺(MgSO₄·7H₂O)20mg/L；P(KH₂PO₄)65mg/L；依据碳氮比为(0.5～20)∶1添加碳酸氢钠。在硝化菌富集培养过程中，一个运行周期为24h，其中：进水15min、曝气20h、沉淀2h、排水1h，剩余时间为闲置期；反应器中溶氧值控制在1.5～5.5mg/L，pH控制在6.5～8.8之间，温度控制在15～37℃之间。富集培养硝化菌过程中，采用逐步提高氨氮基质浓度的方法，以加快硝化菌群富集培养过程。

b、耐盐硝化菌驯化培养：完成硝化菌富集培养后，进入耐盐硝化菌群驯化培养过程。驯化初始阶段，废水中氯化钠及硫酸钠分别按照2.5g/L、8g/L添加；此后的驯化过程中，废水中氯化钠及硫酸钠浓度分别按照2g/L、4g/L浓度梯度递加，最终浓度分别为6.5g/L、16g/L。每一个盐度的驯化周期为20～30天；SBR反应器一个运行周期为24h，在一个运行周期中，进水15min、曝气20h、沉淀2h、排水1h，剩余时间为闲置期；驯化结束后，菌胶团成大块团状，污泥中未发现丝状菌且原生动物数量和种类很少，污泥颗粒小且密实，350～500mg/L的氨氮在24h内去除97％以上，至此认为耐盐硝化菌群富集培养结束。

由上述实施例可以看出，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明中培养耐盐硝化菌群可利用基质范围广，易于培养；

2、本发明所培养的耐盐硝化菌群浓度高，活性好，所使用的培养方法适用于规模化生产；

3、可显著提高高盐氨氮废水生化处理去除率，适用于各种氨氮工业废水处理；

4、不需外加有机碳源，大大节省了投资，从而降低了废水处理成本。

5、利用本发明培养的硝化菌群可以解决高盐氨氮废水难以生化处理及处理成本较高的问题，具有良好的经济效益和环境效益。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种耐盐硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，接种活性污泥，培养方式为序批式富集培养；

步骤二，在模拟废水进行所述富集培养，富集培养营养盐主要成分为无机盐，底物为外加铵盐，碳源为无机碳酸盐；

步骤三，通过碳酸钠及碳酸氢钠调控所述富集培养过程中曝气池中pH值，通过曝气量调节溶氧值；

步骤四，采用逐步增加盐度的方法对硝化菌群进行驯化；

步骤五，当污泥中未观察到丝状菌存在，且原生动物数量和种类很少时，耐盐硝化菌群富集培养结束。

2.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，所述接种活性污泥浓度控制在1～3g/L。

3.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤一中，一个运行周期为12～24h，每个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期。

4.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤一中，将所述活性污泥接种至反应器中，针对硝化菌群进行间歇式富集培养，通过曝气搅拌为微生物提供氧气，反应器中溶氧值控制在0.5～6.5mg/L。

5.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤一中，pH控制在6.0～9.0之间，反应器中温度控制在15～37℃之间，初期富集培养硝化菌群周期为3～7天。

6.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤二中，模拟废水中氨氮浓度控制在100～1000mg/L。

7.如权利要求6所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，所述模拟废水中氨氮浓度控制在200～900mg/L。

8.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤三中，反应器中溶氧量主要通过调节进气量来控制，进气量控制范围为0.5～6.5mg/L之间。

9.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤四中，驯化初始阶段，氯化钠及硫酸钠分别按照2.5g/L、8g/L添加；此后的驯化过程中，氯化钠及硫酸钠浓度分别按照2g/L、4g/L浓度梯度递加，最终浓度分别为6.5g/L、16g/L。

10.如权利要求1所述的耐盐高效硝化菌群的富集培养方法，其特征在于，步骤四中，每一个盐度的驯化周期为15～30天；反应器一个运行周期为12～24h，在一个运行周期中，进水15min、曝气9～20h、沉淀1～2h、排水1h，剩余时间为闲置期。