CN102399707A - 脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 - Google Patents
脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102399707A CN102399707A CN2010106216586A CN201010621658A CN102399707A CN 102399707 A CN102399707 A CN 102399707A CN 2010106216586 A CN2010106216586 A CN 2010106216586A CN 201010621658 A CN201010621658 A CN 201010621658A CN 102399707 A CN102399707 A CN 102399707A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flora
- denitration
- nitrate
- mixed
- mud
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y02W10/12—
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明提供一种适用于生物脱硝方法的脱硝菌群，其具有可将硝酸盐还原为氮气之特性。本发明亦提供一种生物脱硝方法，其包含下列步骤：提供一脱硝反应槽，将一含硝酸盐的待处理液与如前所述的脱硝菌群混合，形成一反应混合液；以及令该反应混合液维持于缺氧条件下促成该脱硝菌群进行脱硝反应，同时进行脱硝作用。所述方法，可应用于各种产业含高浓度硝酸盐的废水处理。
Description
技术领域
本发明系有关于一种脱硝菌群，其可供应用于含高浓度硝酸盐(nitrate，NO3 -)废水之生物脱硝方法。本发明亦有关于一使用该脱硝菌群之生物脱硝方法。
背景技术
氮循环(nitrogen cycle)过程中包括硝化作用以及脱硝作用，产业界对于含氨氮(ammonium-nitrogen，NH4 +-N)废水的处理，目前主流的技术为维持好氧条件下，利用驯化培养之亚硝酸盐氧化菌及硝酸盐氧化菌进行硝化作用(nitrification)；另维持缺氧条件下，利用驯化培养之脱硝菌进行脱硝作用(denitrification)，将废水中的有机氮转变为氮气释出，完成脱氮处理。
现有技术中，常见的硝酸菌属菌(Nitrobacter sp.)，例如：欧洲亚硝酸单胞菌(Nitrosomonas europaea)以及温诺雷斯基硝酸菌(Nitrobacterwinogradskyi)。常见的脱硝微生物(denitrifying microorganism)主要为假单胞菌属菌(Pseudomonas sp.)、产碱菌属菌(Alcaligenes sp.)以及其它可以消耗特定有机物质作为电子给予体(electron donor)的异营性细菌，例如：铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、脱氮微球菌(Micrococcus denitrificans)以及地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。
然而，现有技术系使用含有混合菌丛的生物活性污泥，培养条件较不易控制，且至今仍然无法有效处理含高浓度硝酸盐之溶液。目前处理硝酸盐的效率仅约为0.1～0.5Kg/m3.D，因此可知，本技术领域中对于具高硝酸盐耐受性之脱硝菌，以及高浓度硝酸盐溶液处理方法，仍存在有迫切的需求。
发明内容
有鉴于现有技术仍然缺乏可以有效处理含高浓度硝酸盐废水的处理方法以及具高硝酸盐耐受性而可消化高浓度硝酸盐之脱硝菌，本发明之目的在于提供一种微生物，其具有可以处理含高浓度硝酸盐溶液的特性，藉以将各种产业中含硝酸盐之待处理液的硝酸盐分解还原为氮气，其处理硝酸盐的效率高达4Kg/m3.D以上，能够有效改善现有技术处理硝酸盐的效率过低的缺点。
为达成上述目的，本发明所采取之技术手段系利用保藏于中国典型培养物保藏中心(中国，武汉，武汉大学)的脱硝菌群SME-1(保藏日为2010年12月9日、保藏编号为CCTCC M 2010338)、SME-5(保藏日为2010年12月9日、保藏编号为CCTCC M 2010339)及SME-6(保藏日为2010年12月9日、保藏编号为CCTCC M 2010340)中选出二或三菌群混合而成之混合菌群，其可被用以将硝酸盐分解还原为氮气。
本发明另提供一种经过培养且可测得芽孢杆菌之含有脱硝菌群的污泥，其亦可被用以将硝酸盐分解还原为氮气。
本发明在另一方面提供一种生物脱硝方法，其包含下列步骤：
提供一脱硝反应槽，将一含硝酸盐的待处理液与如前所述的脱硝菌群或污泥混合，形成一反应混合液；以及
令该反应混合液维持于缺氧条件下，藉以将硝酸盐转换成氮气。
所述的适当的碳源可以为，但不限于：糖类以及低碳醇。优选地，该碳源可为甲醇。
优选地，该缺氧条件系令反应混合液之溶氧量(dissolved oxygen，DO)小于0.8mg/L(毫克/公升)。
优选地，令脱硝反应槽维持于一介于10℃至45℃之间的温度下；而更优选的是，令该脱硝反应槽的温度维持于30℃至35℃。
优选地，令脱硝反应槽维持于一pH值介于6至9之间。
依据本发明，反应混合液的碳氮比可视所需的情况予以调整，通常：碳氮比为大于等于0.72。优选地，碳氮比系介于0.9至1.5之间。
优选地，令脱硝反应槽的混合液挥发性悬浮固体物(mixed liquor volatilesuspended solid，MLVSS)维持于3000mg/L与8000mg/L之间；更优选的是，4000mg/L至6000mg/L。
依据本发明，所述的生物脱硝方法可应用于各种产业制程，亦即所述的待处理液为任何含硝酸盐的溶液、胶体溶液等。例如，但不限于：肉品加工、乳制品加工、炼油、肥料、人造纤维、乳胶以及炸药制造、畜牧业、垃圾处理等产业所生成的废液。
基于上述可见，本发明之脱硝菌群或污泥系具有可将硝酸盐还原为氮气之特性，其能够处理含高浓度硝酸盐的任何待处理液，因此可应用于各种产业废水，而解决长久以来难以处理高浓度硝酸盐之技术问题。
所述的生物脱硝方法系应用依据本发明的脱硝菌群或污泥，以达到高效率处理高浓度硝酸盐之目的。其中较佳的可以甲醇为碳源，因甲醇的氧化分解产物为二氧化碳与水，故不会产生任何难分解的中间产物，相对操作成本较低，因此具有兼具环保与降低成本的优点。故本发明之生物脱硝方法，不仅可以有效处理含高浓度硝酸盐废水的功效，且兼具环保与低成本之优点。
再者，本发明的生物脱硝方法可处理硝酸盐浓度大于4,500ppm的废水，且处理后之废水中的硝酸盐浓度可低于环保署所订定之放流水水质标准220mg/L，甚至低于100mg/L。
附图说明
图1是脱硝菌群的显微照片。
实施方式
本发明将由下列的实施例做为进一步说明，这些实施例并不限制本发明前面所揭示的内容。本领域人员，即使可以做些许之改良与修饰，但仍不脱离本发明之范畴。
实施例1
本实施例系关于取得脱硝菌群之培养方法。该训养方法包括有以下步骤：
(1)齐备一生物活性污泥，其含有诸如图1所示之脱硝菌等微生物，更优选的是，其含有高浓度的诸如脱硝菌等微生物；
(2)将硝酸盐溶液与该生物活性污泥混合以获取一污泥在混合液，优选地，该硝酸盐溶液是含有硝酸盐之废水；
(3)将该污泥混合液于溶氧量大于3.0mg/L之环境下进行曝气以获取一经曝气混合液；
(4)将该经曝气混合液进行沉淀以取得一沉淀物；
(5)令前述沉淀物再与硝酸盐溶液混合，以获取一污泥混合液而重复前述混合硝酸盐溶液之步骤、曝气之步骤和之沉淀步骤，使之连续反应3至6个月，且硝酸盐浓度维持在250ppm、温度维持在30℃、pH值维持在6.0至9.0之间；
(6)取得一含有脱硝菌群之污泥。
优选地，于重复混合硝酸盐溶液之步骤、曝气之步骤和之沉淀步骤，使之连续反应3至6个月，同时提供甲醇为碳源维持其碳氮比为1.2，并提供添加量为甲醇量0.5％(w/w)之磷酸作为其它营养源。
具体而言，在本实施例中系将一含有硝酸盐之废水导入一脱硝生物系统的脱硝反应槽内与生物活性污泥混合，以下列所述脱硝处理系统及方法步骤进行脱硝菌群之培养。发明人已针对台湾地区以及大陆地区取得之污泥进行试验且获致相同类似之效果，以下仅陈以由台湾地区所取得之污泥之试验结果作为例示说明。
前述的脱硝处理系统系包括脱硝反应槽、曝气槽及沉淀槽，将硝酸盐氮废水导入该脱硝反应槽，而经处理的出流水经曝气槽后再经沉淀槽分离，上层液排放，而下层之污泥则回流至脱硝反应槽。置入由台湾地区台北内湖及高雄大树两地生活污水处理厂所取得的污泥，脱硝处理系统中硝酸盐浓度维在持250ppm，连续反应3至6个月，藉以培养污泥，而取得包含有优势菌种之脱硝菌群，其中前述系统内控制参数如下所述：
(1)脱硝反应槽、曝气槽及沉淀槽容积比为2∶1∶1；
(2)曝气槽溶氧量：维持大于3.0mg/L；
(3)温度(temperature，T)：维持在30℃；
(4)pH值：维持在6.0至9.0之间；
(5)碳氮比：设定为1.2，碳源为甲醇(methanol，MeOH)；
(6)其它营养源：磷酸(H3PO4)添加量为甲醇量之0.5％(w/w)。
实施例2
本实施例系对于经由前述实施例1培养而得之污泥中的菌群进行筛选与鉴定。
1、在本实施例中，自前述经培养之污泥经筛选得到现保藏于中国典型培养物保藏中心之SME-1(保藏编号CCTCC M 2010338)、SME-5(保藏编号CCTCC M 2010339)、SME-6(保藏编号CCTCC M 2010340)等三种菌群。
2、以PCR(聚合脢链锁反应，polymerase chain reaction)方法鉴定前述SME-1、SME-5、SME-6等菌群。
在本实施例中所采用之PCR方法系以诸如Pesqui.Odontol.Bras.17(2)：142-146(2003)等先前文献所揭示之方法针对前述SME-1、SME-5、SME-6等菌群设计检测16S rRNA之引物(primer)。前述SME-1、SME-5、SME-6等菌群之DNA样本系藉由常规方式抽取以备实施PCR方法。
(1)前述PCR方法采用如下表1所示引物对(primer set)：
表1
(2)前述PCR方法采用以下PCR程序：
第1步骤：95℃，5min。
第2步骤：95℃，30sec。
第3步骤：62℃，30sec。
第4步骤：72℃，30sec；第2、3、4步骤重复35个循环。
第5步骤：72℃，10min。
3、基于前述Pesqui.Odontol.Bras.17(2)：142-146(2003)之先前文献可知引物序列及菌种之间的关系，以YEA聚合酶(YEA polymerase)经由上述PCR方法配合采用阳性及阴性对照组等常规技巧，配合定序及序列比对等方法，得以鉴定前述SME-1、SME-5、SME-6等菌群如下表2所示：
表2
于前述SME-1、SME-5、SME-6等菌群均测得芽孢杆菌；于SME-5及SME-6均测得假单胞菌；于SME-1及SME-5均测得弗拉托菌。
综上可知，本实施例之SME-1、SME-5、SME-6等菌群经由前述鉴定，呈现一种经由前述培养方法进行培养后，可测得芽孢杆菌，更优选的是复可测得芽孢杆菌或/及假单胞菌之菌群。
实施例3
本实施例系关于脱硝效率之分析，其将取自于桃园县观音工业区水美工程企业股份有限公司观音资源回收厂收集之废水，分析其含有硝酸盐浓度高达4,500mg/L(即4,500ppm)，经常规之前处理后，导入脱硝生物系统进入含有前述脱硝菌群SME-1、SME-5或SME-6的脱硝反应槽内，系统内控制参数如下所述：
(1)脱硝反应槽容积：240公升；
(2)曝气槽容积：120公升；
(3)沉淀槽容积：120公升；
(4)进流水量：240公升/天；
(5)出流水量：240公升/天；
(6)进流水混合液悬浮固体物：维持小于100mg/L；
(7)温度：维持在30℃；
(8)pH值：维持在6至9之间；
(9)脱硝反应槽混合液挥发性悬浮固体物：维持在5,000mg/L；
(10)碳氮比：设定为1.2，碳源为甲醇；
(11)其它营养源：磷酸(H3PO4)添加量为甲醇量之0.5％(w/w)。
废水经前述脱硝生物系统处理后，出流水经检测，硝酸盐含量小于100mg/L，远低于环保署所订定之放流水水质标准(硝酸盐含量小于220mg/L)，硝酸盐的去除率高达98％以上，证实采用前述脱硝菌群SME-1、SME-5或SME-6的脱硝处理系统均具有良好的脱硝处理效果。
又待处理之废水的硝酸盐浓度与硝酸盐的去除率，呈现硝酸盐浓度愈高则去除率愈高之关系。具体而言，当待处理之废水的硝酸盐浓度在4,500ppm至20,000ppm时，硝酸盐的去除率约在95％至99％。
此外，由于前述脱硝菌群SME-1、SME-5或SME-6均可提供良好的脱硝处理效果，因此即使自前述脱硝菌群SME-1、SME-5及SME-6所构成群组中选用二或三种脱硝菌群混合成一混合菌群，无论其混合比例如何，该混合菌群亦可提供良好的脱硝处理效果。
另由于前述脱硝菌群SME-1、SME-5、SME-6及其自其中选用之菌群均可提供良好的脱硝处理效果，配合前述实施例2之鉴定结果可知，前述脱硝菌群SME-1、SME-5、SME-6所呈现的一种经由实施例所述培养方法进行培养后，可测得芽孢杆菌之菌群，亦能提供如上述之良好脱硝处理效果。再者，一种经由前述培养方法进行培养后，可测得芽孢杆菌，且复可测得芽孢杆菌或/及假单胞菌之菌群，同样地能提供如上述之良好脱硝处理效果。
Claims (14)
1.一种保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M2010338之脱硝菌群。
2.一种保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M2010339之脱硝菌群。
3.一种保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M2010340之脱硝菌群。
4.一种混合菌群，其由选自如下一组中的两种或三种菌群混合而成，所述的组由保藏于中国典型培养物保藏中心的保藏编号为CCTCC M2010338之脱硝菌群、保藏编号为CCTCC M 2010339之脱硝菌群及保藏编号为CCTCC M 2010340之脱硝菌群组成。
5.一种含有脱硝菌群之污泥，其由如下培养方法进行培养，且其中可测得芽孢杆菌；
所述培养方法包括：
(1)齐备一生物活性污泥；
(2)将该生物活性污泥与硝酸盐溶液混合以获取一污泥混合液；
(3)将该污泥混合液于溶氧量大于3.0mg/L之环境下进行曝气以获取一经曝气混合液；
(4)将该经曝气混合液进行沉淀以取得一沉淀物；
(5)令前述沉淀物再与硝酸盐溶液混合，以获取一污泥混合液而重复前述混合硝酸盐溶液之步骤、曝气之步骤和之沉淀步骤，使之连续反应3至6个月，且硝酸盐浓度维持在250ppm、温度维持在30℃、pH值维持在6.0至9.0之间；
(6)取得一含有脱硝菌群之污泥。
6.权利要求5的污泥，前述培养方法进一步于重复混合硝酸盐溶液之步骤、曝气之步骤和之沉淀步骤，使之连续反应3至6个月时，维持其碳氮比为1.2并提供甲醇作为碳源，且提供添加量为甲醇量之0.5％(w/w)之磷酸作为其它营养源。
7.一种生物脱硝方法，其包含下列步骤：
提供一脱硝反应槽，将一含硝酸盐的待处理液与权利要求1至4中任一项所述的脱硝菌群混合，或与权利要求5或6的污泥混合，形成一反应混合液；以及令该反应混合液维持于缺氧条件下，藉以进行脱硝作用，以将硝酸盐转换成氮气。
8.权利要求7的生物脱硝方法，其中令该反应混合液维持于缺氧条件下的步骤包括：令反应混合液之溶氧量小于0.8毫克/公升。
9.权利要求8的生物脱硝方法，其处理硝酸根离子的效率不小于4Kg/m3.D。
10.权利要求7至9中任一项的生物脱硝方法，其中令反应混合液维持于缺氧条件下，藉以进行脱硝作用之步骤进一步包括：令脱硝反应槽维持于介于10℃至45℃之间的温度下。
11.权利要求7至9中任一项的生物脱硝方法，其中该反应混合液的碳氮比介于0.9至1.5之间。
12.权利要求10的生物脱硝方法，其中令反应混合液维持于缺氧条件下，藉以进行脱硝作用之步骤进一步包括：使该反应混合液的pH值维持于介于6至9之间。
13.权利要求10的生物脱硝方法，其中该反应混合液的混合液挥发性悬浮固体物介于3000mg/L与8000mg/L之间。
14.权利要求10的生物脱硝方法，其中含硝酸盐的待处理液的硝酸盐含量在4,500ppm至20,000ppm时，且其硝酸盐去除率约为95％至99％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010106216586A CN102399707A (zh) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | 脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010106216586A CN102399707A (zh) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | 脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102399707A true CN102399707A (zh) | 2012-04-04 |
Family
ID=45882363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010106216586A Pending CN102399707A (zh) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | 脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102399707A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772351A (zh) * | 2005-10-12 | 2006-05-17 | 浙江工业大学 | 一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法 |
| CN101899401A (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 含氨废水处理微生物菌剂及其制备方法 |
-
2010
- 2010-12-29 CN CN2010106216586A patent/CN102399707A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772351A (zh) * | 2005-10-12 | 2006-05-17 | 浙江工业大学 | 一种含氮氧化物的废气的生物脱硝处理方法 |
| CN101899401A (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 含氨废水处理微生物菌剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沈耀良: "去除地下水硝酸盐的新技术", 《上海环境科学》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Existing forms and changes of nitrogen inside of horizontal subsurface constructed wetlands | |
| Zhu et al. | Biological removal of nitrogen from wastewater | |
| CN100537746C (zh) | 具有好氧反硝化性能的戴尔福特菌及其处理废水的方法 | |
| Gao et al. | Effects of salinity on pollutant removal and bacterial community in a partially saturated vertical flow constructed wetland | |
| CN100554402C (zh) | 具有好氧反硝化性能的恶臭假单胞菌及其处理废水的方法 | |
| La Riviere | Microbial ecology of liquid waste treatment | |
| CN100460499C (zh) | 序批式活性污泥法去除污水氨氮的方法 | |
| CN101792715B (zh) | 硝化细菌菌剂及其制备方法 | |
| CN100448983C (zh) | 一种硝化菌生长促进剂 | |
| Zhang et al. | Mix-cultured aerobic denitrifying bacteria augmented carbon and nitrogen removal for micro-polluted water: Metabolic activity, coexistence and interactions, and immobilized bacteria for reservoir raw water treatment | |
| Yuan et al. | Multistage biological contact oxidation for landfill leachate treatment: Optimization and bacteria community analysis | |
| Feng et al. | Nitrification and aerobic denitrification in solid phase denitrification systems with various biodegradable carriers for ammonium‐contaminated water purification | |
| Kumwimba et al. | Performance of various fillers in ecological floating beds planted with Myriophyllum aquaticum treating municipal wastewater | |
| CN100537745C (zh) | 具有好氧反硝化性能的睾丸酮丛毛单胞菌及其处理废水的方法 | |
| CN100445366C (zh) | 硝化菌培养促进剂 | |
| CN100445365C (zh) | 一种硝化菌培养促进剂 | |
| CN100445367C (zh) | 硝化菌生长促进剂 | |
| CN112047468A (zh) | 一种垃圾渗滤液的生化处理方法 | |
| CN101983938B (zh) | 一种甘蔗渣基生物膜的制备方法 | |
| CN108410754B (zh) | 一种高盐重金属难降解有机废水处理及抗菌除臭的高效jm菌技术 | |
| Zhong et al. | Constructed wetland treating mine drainage wastewater: Performance and microbial mechanisms | |
| CN100556826C (zh) | 活性污泥氧化沟工艺去除污水氨氮的方法 | |
| CN102399707A (zh) | 脱硝菌群及使用该脱硝菌群之生物脱硝方法 | |
| CN103373768A (zh) | 一种减少循环水系统中生物粘泥的方法 | |
| KR101306805B1 (ko) | 유기물과 질소성분을 함유한 폐수의 처리 장치 및 그 처리 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120404 |