CN103173400B - 用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,以城市污水厂干污泥为原料,经厌氧驯化处理,兼氧驯化处理、筛选后,得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。
Description
技术领域
本发明涉及有机污水处理领域,具体地说涉及一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。
背景技术
高浓度叔丁醇废水是一种可生化性很差的有机废水,其BOD值在0.5以下。鉴于此,国内外一般采用物理化学方法处理该废水。李荣等《上海环境科学》2007年第二期中发表的论文,采用超声波搅拌下,Fenton试剂氧化处理含叔丁醇废水。又如张树德等于《2011中国环境科学学会学术年会论文集》中提出用臭氧技术处理含叔丁醇废水的方法。这些物理化学方法均有处理成本高、设备技术复杂的缺点,难以应用于工业化规模的废水处理中。因此,采用生化方法处理高浓度叔丁醇废水,培养能够用于工业规模生化处理叔丁醇废水的菌种,一直是业界人士高度关注的焦点。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法。本发明以城市污水厂干污泥为原料,经厌氧驯化处理,兼氧驯化处理、筛选后,得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000~6000mg/L的叔丁醇废水,去除率达到95%以上。
为实现上述方案,本发明采用如下技术方案实现:
用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,包括以下步骤:
a、厌氧驯化
所述的厌氧驯化包括六个步骤:
步骤(a1)为:将COD为1000~1500mg/L的叔丁醇废水与城市污水厂干污泥混合,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,搅拌同时加入营养剂培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a2)为:在步骤(a1)的基础上,引入COD为2000~2500mg/L的叔丁醇废水,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使污泥沉降,倾去上层水及浮泥,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L;
步骤(a3)为:在步骤(a2)的基础上,引入COD为3000~3500mg/L的叔丁醇废水,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a4)为:在步骤(a3)的基础上,引入COD为4000~4500mg/L的叔丁醇废水,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a5)为:在步骤(a4)的基础上,引入COD为5000~5500mg/L的叔丁醇废水,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a6)为:在步骤(a5)的基础上,引入COD为5500~6000mg/L的叔丁醇废水,补充干泥,使污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃ 范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥;
b、兼氧驯化
所述的兼氧驯化包括七个步骤:
步骤(b1)为:将步骤(a6)得到的活性污泥与COD值为3000mg/L的叔丁醇废水混合,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时,静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b2)为:在(b1)的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b3)为:在(b2)的基础上加入COD为4000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b4)为:在(b3)的基础上加入COD为4500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b5)为:在(b4)的基础上加入COD为5000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小 时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b6)为:在(b5)的基础上加入COD为5500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b7)为:在(b6)的基础上加入COD为6000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去上层水及少量浮泥,下层污泥呈棕黑色,颗粒状网状结构,此活性污泥既为处理叔丁醇废水菌种;
所述的污水厂干泥用量为使污泥浓度达到4000~5000mg/L;
所述的步骤(a)中营养培养基选用:酵母膏、牛奶、葡萄糖、淀粉或氨基酸中的至少一种;其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05~2%;
步骤(b)中的营养培养基选用:酵母膏、甲醇或乙醇中的至少一种;其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01~1%;
所述的无机盐营养基选用:磷酸氢钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠、硝酸铵或硫酸锰中的至少一种;加入量为叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1;
所述步骤(a)中,叔丁醇废水的pH=7.0~8.2;
所述步骤(b)中,含叔丁醇废水pH=6.5~7.5;
所述的步骤(a)中,每次驯化时间10~15天,总厌氧驯化时间在60~90天;
在上述步骤(b)中,通过吹入控制空气引吹入量,控制废水的溶氧量在0.2~2.0mg/L范围内。
通过上述步骤后,污泥呈深褐色,每一次反应后明显增加,活性污泥呈颗粒状,粒子较步骤(a)处理后的活性污泥明显增大。在显微镜下可观察到团状及丝网菌团,且有小虫存在于菌团表面。此菌株为生物降解叔丁醇废水的高效菌种,经测定其6Sr DNA序列与蜡状芽孢杆菌的菌株同源性在98%以上。初步鉴定其为Bacillus cereus类的菌种系列。
由步骤(b)得到的活性污泥,其中所含菌种特别适用于生化处理含叔丁醇废水。其处理能力在叔丁醇废水COD值高达5000~6000mg/L时,去除率可达95%以上。该菌种有活性高、培养过程简单易行,适合于工业化处理含叔丁醇废水的优点。
本发明的有益效果在于:以城市污水厂干污泥为原料,经厌氧驯化处理,兼氧驯化处理、筛选后,得到适合处理高浓度叔丁醇废水的菌种。用其处理COD含量为5000~6000mg/L的叔丁醇废水,去除率达到95%以上。
具体实施方式
下面通过具体的实施例,对本发明做详细的描述:
实施例1
用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,包括以下步骤:
a、厌氧驯化
1000ml反应瓶,带搅拌、温度计。投入城市污水厂干污泥(呈黑色)20克,含叔丁醇废水600ml(COD1200mg/L)。加入酵母膏0.3克,葡萄糖5克。磷酸二氢钾与硫酸镁,硝酸铵,氯化钠混合物,使废水中C︰N︰P达到100︰5︰1左右。水浴控制瓶内温度在33℃,缓慢搅拌7天后,停止搅拌,静置,倾析去上层水及浮泥,再加入COD值为2000mg/L的叔丁醇废水400ml,补充干污泥使污泥浓度在4000~5000mg/L,补充酵母膏0.3克,葡萄糖0.5克,同上无机 盐营养基少量,使废水中C︰N︰P约为100︰5︰1,升温至33℃,搅拌反应7天后,停止搅拌,静置,倾析去上层水及浮泥。同上补加干污泥,加入COD2500mg/L的叔丁醇废水,营养剂及无机盐培养基,升至33℃搅拌反应7天。
重复上述操作直至70天后,COD为6000mg/L的叔丁醇废水反应完毕。仔细倾去瓶上部水相后,得到活性厌氧污泥,其生物活性良好。
b、兼氧驯化
1000ml反应瓶,带搅拌、温度计及插入瓶下部的气体鼓泡器。投入COD为3000mg/L含叔丁醇废水500ml,加入厌氧驯化得到的活性厌氧污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,加入酵母膏营养剂0.2克,由磷酸氢钾,硫酸镁,硫酸锰,硝酸铵,氯化钠,氯化钙组成的无机营养基,使废水中C:N:P达到100:5:1(重量比),测废水的pH值为7.0。
启动搅拌,缓缓搅动,用水浴控制瓶内温度在30~35℃。引入空气,控制流量鼓泡进入瓶内液体下部反应,使溶氧量保持在0.5~1.0之间。连续48小时后,停止搅拌,沉降1小时,仔细倾析去上层水及浮泥,加入COD值为3500mg/L的叔丁醇废水500ml,补充厌氧驯化得到的活性厌氧污泥,使污泥浓度在3000~4000mg/L,补充酵母膏0.2克,少量由磷酸氢钾,硫酸镁,硫酸锰,硝酸铵,氯化钠,氯化钙组成的无机营养基,使废水中元素重量比C:N:P为100:5:1.再次升温至30~35℃,于溶氧量在0.5~1.0mg/L下反应48小时。重复上述操作,直至加入COD值为6000mg/L的叔丁醇废水驯化完成。静置1小时后,倾析去上层水及少量浮泥。下层污泥呈棕黑色,颗粒状网状结构。从显微镜中可见到有团状,丝网状菌团,且有小虫存在于菌团表面。此活性污泥用于处理叔丁醇废水效果良好。
在上述重复驯化操作中,若pH值低于6.5,应补充碱使pH值为6.5~7.5.
将COD值为5800mg/L的叔丁醇废水500ml投入一个装有机械搅拌,温度计,空气鼓泡装置的1000ml反应瓶中,再加入兼氧驯化中得到的活性污泥,使污泥浓度达到4000-5000mg/L,在缓慢搅拌下,水浴控制内温在30~35℃,引入空气,使瓶内废水中溶氧量为0.5~1.2mg/L。反应72小时后,取样检测,废水中COD值降为1200mg/L。(以上操作为兼氧操作)
继续反应,提高空气引入量,使瓶内废水溶氧量达到3~4mg/L,温度30~35℃下搅拌反应48小时。取水样分析,废水COD降至220mg/L,COD去除率达96.2%。(以上为耗氧过程)。
Claims (6)
1.用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:包括以下步骤:
a、厌氧驯化
所述的厌氧驯化包括六个步骤:
步骤(a1)为:将COD为1000~1500mg/L的叔丁醇废水与城市污水厂干污泥混合,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,搅拌同时加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使干污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a2)为:在步骤(a1)的基础上,引入COD为2000~2500mg/L的叔丁醇废水,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使干污泥沉降,倾去上层水及浮泥,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L;
步骤(a3)为:在步骤(a2)的基础上,引入COD为3000~3500mg/L的叔丁醇废水,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使干污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a4)为:在步骤(a3)的基础上,引入COD为4000~4500mg/L的叔丁醇废水,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使干污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a5)为:在步骤(a4)的基础上,引入COD为5000~5500mg/L的叔丁醇废水,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,停止搅拌,静止1小时使干污泥沉降,倾去上层水及浮泥;
步骤(a6)为:在步骤(a5)的基础上,引入COD为5500~6000mg/L的叔丁醇废水,补充干污泥,使干污泥浓度在4000~5000mg/L,控制温度在30~35℃范围内,加入营养培养基和无机盐培养基,在厌氧条件下驯化10~15天,厌氧驯化完成即得兼氧驯化所需的活性污泥;
b、兼氧驯化
所述的兼氧驯化包括七个步骤:
步骤(b1)为:将步骤(a6)得到的活性污泥与COD值为3000mg/L的叔丁醇废水混合,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时,静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b2)为:在(b1)的基础上加入COD为3500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b3)为:在(b2)的基础上加入COD为4000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b4)为:在(b3)的基础上加入COD为4500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b5)为:在(b4)的基础上加入COD为5000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b6)为:在(b5)的基础上加入COD为5500mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去除上层水及浮泥;
步骤(b7)为:在(b6)的基础上加入COD为6000mg/L的叔丁醇废水,补加步骤(a6)中得到的活性污泥,使活性污泥浓度在3000~4000mg/L,加入营养培养基和无机盐培养基,鼓入空气,控制温度在30~35℃范围内,搅拌24~48小时;静置1小时后,倾析去上层水及少量浮泥,下层污泥呈棕黑色,颗粒状网状结构,此活性污泥即为处理叔丁醇废水菌种;
所述的步骤(a)中营养培养基选用:酵母膏和葡萄糖的混合物;其营养培养基每次加入量为泥水总质量的0.05~2%;
步骤(b)中的营养培养基选用:酵母膏;其营养培养基加入量为泥水总质量的0.01~1%;
所述的无机盐营养基选用:磷酸二氢钾、硫酸镁、硝酸铵和氯化钠的混合物或者磷酸氢钾、硫酸镁、硫酸锰、硝酸铵、氯化钠和氯化钙混合物;加入量使叔丁醇废水中C︰N︰P重量比为100︰5︰1。
2.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:所述的污水厂干污泥用量为使干污泥浓度达到4000~5000mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:所述步骤(a)中,叔丁醇废水的pH=7.0~8.2。
4.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:所述步骤(b)中,叔丁醇废水的pH=6.5~7.5。
5.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:所述的步骤(a)中,每次驯化时间10~15天,总厌氧驯化时间在60~90天。
6.根据权利要求1所述的用于处理高浓度叔丁醇废水菌种的培养方法,其特征在于:在上述步骤(b)中,通过控制空气引入量,控制废水的溶氧量在0.2~2.0mg/L范围内。
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