CN104630101B - 一种用于处理氨氮污水的生物制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物技术领域，公开了一种用于处理氨氮污水的生物制剂，该制剂包括赤红球菌、藤黄微球菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、成晶节杆菌、脱氮硫杆菌以及荧光假单胞菌。本发明生物制剂包含多种菌株，配伍合理，协同作用强，能够有效地去除污水中的氨氮、硫化物、苯胺类物质以及工业COD。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域，公开了一种用于处理氨氮污水的生物制剂及其制备方法。
背景技术
氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。同时，人畜粪便中含氮有机物很不稳定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮污水的特点是污染物主要以氨态氮为主，污染物的COD含量比较高，水中有机物含量比较少，可生化性比较差。
根据污水中氨氮浓度的不同，可将污水分为三类：高浓度氨氮污水(NH3-N＞500mg/l)，中等浓度氨氮污水(NH3-N：50-500mg/l)，低浓度氨氮污水(NH3-N＜50mg/l)。然而高浓度的氨氮污水对微生物的活性有抑制作用，制约了生化法对其的处理应用和效果，同时会降低生化系统对有机污染物的降解效率，从而导致处理出水难以达到要求。现有技术中常用的去除氨氮的主要方法有：物理法、化学法、生物法。物理法含反渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术；化学法含离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术；生物法含藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术。目前比较常用的方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。其中，折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法不适合大规模的工业化应用，而化学方法容易引起其他污染，并且成本较高，企业难以接受。目前最具备经济环保和前景的方法是生物法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，克服了现有技术中存在的不足之处，提供了一种用于处理氨氮污水的生物制剂及其制备方法，该生物制剂包含多种菌株，配伍合理，协同作用强，能够有效地去除污水中的氨氮、硫化物、苯胺类物质以及工业COD，投入成本低廉，可大规模推广使用。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种用于处理氨氮污水的生物制剂，其按照如下方法制备而成：
步骤1)制备糊状料液：将小麦秸秆晒干，用粉碎机粉碎成小麦秸秆粉；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将上述小麦秸秆粉和花生壳粉添加到搅拌罐中，然后添加豆粕和水，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃以上，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；小麦秸秆粉、花生壳粉、豆粕和水的质量比为1∶2∶3∶5；
步骤2)制备生物制剂辅料：首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在50-100目之间的沸石粉，然后与腐植酸按照1∶2的重量比混合均匀，即得；
步骤3)制备生物制剂载体：首先控制壳聚糖和硅藻土的粒径均为100-200目，然后将壳聚糖、硅藻土和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
步骤4)制备生物制剂：将赤红球菌、藤黄微球菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、成晶节杆菌、脱氮硫杆菌以及荧光假单胞菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照10∶7∶5∶3∶3∶2∶1的体积比混合，然后与步骤1)制备的糊状料液按照1∶1的质量比混合搅拌均匀，30℃培养12小时，随后添加步骤2)制备的生物制剂辅料和步骤)3制备的生物制剂载体，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20-22℃，干燥后含水量为10-12％，即得；所述辅料、载体以及糊状料液的质量比为1∶2∶5。
优选地，
所述赤红球菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)ATCC 15906(J.Bacteriol.November 2001)；
所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442(APPLIED ANDENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY1992，p.3423-3425)；
所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)为ATCC 29212(InVivo.2009 Jan-Feb；23(1)：81-7.)；
所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumani i)为ATCC 19606(Infect Immun.2012Mar；80(3)：1015-24)；
所述成晶节杆菌为成晶节杆菌(Arthrobacter crystallopoietes)ATCC 15481(Appl.Environ.Microbiol.March 15，200975：61774-1777)；
所述脱氮硫杆菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)ATCC 25259(J.Bacteriol.February 2006vol.188no.41473-1488)；
所述荧光假单胞菌为荧光假单胞菌(P.Fluorescens)ATCC49642(WO2003066873A1)；
所述腐植酸的粒径为50-100目。
上述生物制剂的使用方法包括：首先去除污水中的悬浮物，然后添加盐酸调整污水的pH为7-7.5，按照每立方米液体每次投加20克生物制剂，每天投加1次，连续投加三天后，再静置一周，将液体过滤除菌，最后排出。
本发明所述菌种均可以从美国模式培养物集存库(ATCC)等商业渠道购买得到。本发明的菌株的扩大培养方法可按照文献记载或者现有技术的记载进行，此处不是本发明的创新点，限于篇幅，并不一一赘述。
本发明取得的有益效果主要但不限于以下几个方面：
本发明生物制剂中各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，活性高，生物量大，繁殖快；本发明的生物制剂将各种能形成优势菌群的菌种，配制成高效菌剂，按一定量投加到污水处理系统中，加速菌株对污染物的降解，以提高系统的生物处理效率，保证系统稳定运行；本发明生物制剂适于氨氮污水的处理，可提高处理水量和处理水质，降低运行费用，促进达标排放；本发明通过农业废弃物制备了碳源养料，价格便宜，容易被企业接受；本发明添加了一定粒径的沸石粉和腐植酸构成的辅料，可用来聚集污染物和菌体，提高了菌株和污染物的接触面积，提高了生物氧化效率。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于处理氨氮污水的生物制剂，其按照如下方法制备而成：
步骤1)制备糊状料液：将小麦秸秆晒干，用粉碎机粉碎成小麦秸秆粉；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将上述小麦秸秆粉和花生壳粉添加到搅拌罐中，然后添加豆粕和水，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；小麦秸秆粉、花生壳粉、豆粕和水的质量比为1∶2∶3∶5；
步骤2)制备生物制剂辅料：首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径为50目的沸石粉，然后与腐植酸按照1∶2的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸的粒径为50目；
步骤3)制备生物制剂载体：首先控制壳聚糖和硅藻土的粒径均为100目，然后将壳聚糖、硅藻土和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
步骤4)制备生物制剂：将赤红球菌、藤黄微球菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、成晶节杆菌、脱氮硫杆菌以及荧光假单胞菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照10∶7∶5∶3∶3∶2∶1的体积比混合，然后与步骤1)制备的糊状料液按照1∶1的质量比混合搅拌均匀，30℃培养12小时，随后添加步骤2)制备的生物制剂辅料和步骤)3制备的生物制剂载体，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20℃，干燥后含水量为10％，即得；所述辅料、载体以及糊状料液的质量比为1∶2∶5。
上述生物制剂的使用方法包括：首先去除污水中的悬浮物，然后添加盐酸调整污水的pH为7，按照每立方米液体每次投加20克生物制剂，每天投加1次，连续投加三天后，再静置一周，将液体过滤除菌，最后排出。
实施例2
一种用于处理氨氮污水的生物制剂，其按照如下方法制备而成：
步骤1)制备糊状料液：将小麦秸秆晒干，用粉碎机粉碎成小麦秸秆粉；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将上述小麦秸秆粉和花生壳粉添加到搅拌罐中，然后添加豆粕和水，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在100℃，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；小麦秸秆粉、花生壳粉、豆粕和水的质量比为1∶2∶3∶5；
步骤2)制备生物制剂辅料：首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在100目的沸石粉，然后与腐植酸按照1∶2的重量比混合均匀，即得；所述腐植酸的粒径为50-100目；
步骤3)制备生物制剂载体：首先控制壳聚糖和硅藻土的粒径均为200目，然后将壳聚糖、硅藻土和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
步骤4)制备生物制剂：将赤红球菌、藤黄微球菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、成晶节杆菌、脱氮硫杆菌以及荧光假单胞菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照10∶7∶5∶3∶3∶2∶1的体积比混合，然后与步骤1)制备的糊状料液按照1∶1的质量比混合搅拌均匀，30℃培养12小时，随后添加步骤2)制备的生物制剂辅料和步骤)3制备的生物制剂载体，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为22℃，干燥后含水量为12％，即得；所述辅料、载体以及糊状料液的质量比为1∶2∶5。
其中，所述赤红球菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)ATCC 15906(J.Bacteriol.November 2001)；
所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442(APPLIED ANDENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY1992，p.3423-3425)；
所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)为ATCC 29212(InVivo.2009 Jan-Feb；23(1)：81-7.)；
所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii)为ATCC 19606(Infect Immun.2012Mar；80(3)：1015-24)；
所述成晶节杆菌为成晶节杆菌(Arthrobacter crystallopoietes)ATCC 15481(Appl.Environ.Microbiol.March 15，200975：61774-1777)；
所述脱氮硫杆菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)ATCC 25259(J.Bacteriol.February 2006vol.188no.41473-1488)；
所述荧光假单胞菌为荧光假单胞菌(P.Fluorescens)ATCC49642(WO2003066873A1)；
上述生物制剂的使用方法包括：首先去除污水中的悬浮物，然后添加盐酸调整污水的pH为7，按照每立方米液体每次投加20克生物制剂，每天投加1次，连续投加三天后，再静置一周，将液体过滤除菌，最后排出。
实施例3
工业应用：将该制剂用于处理临沂市河东区某肥料厂的高浓度氨氮工业污水，首先去除污水中的悬浮物，然后添加盐酸调整污水的pH为7，按照每立方米液体每次投加20克生物制剂，每天投加1次，连续投加三天后，再静置一周，将液体过滤除菌，最后排出。经检测，该制剂具备较佳的去除氨氮的效果，处理效果如下表1：
表1
结论：本发明生物制剂能够有效地去除污水中的氨氮、硫化物以及苯胺类物质，去除效果较好，达到排放标准，成本低廉，可以被企业所接受。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种用于处理氨氮污水的生物制剂，其特征在于，所述生物制剂按照如下方法制备而成：
步骤1)制备糊状料液：将小麦秸秆晒干，用粉碎机粉碎成小麦秸秆粉；将花生壳晒干，用粉碎机粉碎成花生壳粉；将上述小麦秸秆粉和花生壳粉添加到搅拌罐中，然后添加豆粕和水，500转/分钟的速度搅拌15分钟后，将搅拌罐中的物料送入反应器中，往反应器中通入水蒸汽，维持反应器的温度在95℃以上，保温反应30分钟，最后自然冷却即得；小麦秸秆粉、花生壳粉、豆粕和水的质量比为1∶2∶3∶5；
步骤2)制备生物制剂辅料：首先将沸石进行粉碎处理，得到粒径在50-100目之间的沸石粉，然后与腐植酸按照1∶2的重量比混合均匀，即得；
步骤3)制备生物制剂载体：首先控制壳聚糖和硅藻土的粒径均为100-200目，然后将壳聚糖、硅藻土和甘油按照1∶1∶1的质量比混合均匀，即得；
步骤4)制备生物制剂：将紫红色红球菌、藤黄微球菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌、成晶节杆菌、脱氮硫杆菌以及布氏假单胞菌分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照10∶7∶5∶3∶3∶2∶1的体积比混合，然后与步骤1)制备的糊状料液按照1∶1的质量比混合搅拌均匀，30℃培养12小时，随后添加步骤2)制备的生物制剂辅料和步骤3)制备的生物制剂载体，100转/min搅拌3min，最后进行低温干燥，干燥温度为20-22℃，干燥后含水量为10-12％，即得；所述生物制剂辅料、生物制剂载体以及糊状料液的质量比为1∶2∶5；
所述紫红色红球菌为紫红色红球菌(Rhodococcus rhodochrous)ATCC 15906；
所述藤黄微球菌为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)ATCC 49442；
所述粪肠球菌为粪肠球菌(Enterococcus faecalis)ATCC 29212；
所述鲍曼不动杆菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)ATCC 19606；
所述成晶节杆菌为成晶节杆菌(Arthrobacter crystallopoietes)ATCC 15481；
所述脱氮硫杆菌为脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)ATCC 25259；
所述布氏假单胞菌为布氏假单胞菌(P.brenneri)ATCC 49642。
2.根据权利要求1所述的生物制剂，其特征在于，所述腐植酸的粒径为50-100目。
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