CN106635918A - 一株戴尔福特菌及其在剩余污泥减量与脱水中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一株具有污泥减量功能与改善污泥脱水性能的戴尔福特菌WTF‑1及其在剩余污泥减量与脱水中的应用，属于微生物技术领域。该菌株为戴尔福特菌WTF‑1，其分类命名为戴尔福特菌(Delftiasp.)，保藏编号为。本发明的菌株适宜于活性污泥环境中生长，对有机物降解效率高，使污泥有效减量并同时改善污泥脱水性能。该菌株可应用于不同浓度的剩余污泥处理，投加量为0.01％～0.02％，污泥MLSS去除率可达到16％～27％，MLVSS去除率达25％～41％，污泥SV₃₀可由初始91％降低至57％～65.7％，污泥离心脱水率由初始17.5％下降至9.5％～12％。具有运行条件温和，对原污泥系统功能影响较小，不产生二次污染的特点，且可在一个简单反应器中进行，占地小，方法操作简单，对于一般活性污泥具有普遍适用性。

Description

一株戴尔福特菌及其在剩余污泥减量与脱水中的应用

技术领域

本发明涉及一株具有污泥减量功能与改善污泥脱水性能的戴尔福特菌WTF-1及其在剩余污泥减量与脱水中的应用，属于微生物技术领域。

背景技术

活性污泥法目前被广泛应用于污水处理，城市污泥是采用活性污泥法处理污水过程中产生的副产物，是由有机物残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，其体积约占处理污水体积的0.5～2％，一般重力浓缩污泥的含水率约为98％，机械脱水后的泥饼含水率约为80％，而某些特种污泥脱水后含水率甚至还有85～90％。我国污泥的处理处置现状不容乐观，污泥产生量大与其高含水率是污泥有效处理处置的难题，污泥问题十分严峻。

采用传统物理化学方法来浓缩污泥或降低污泥产量存在能耗高，经济效益低及二次污染等问题，在工程中难以推广应用，而生物法则可以很好解决这些问题。污泥生物处理技术主要分为以下几种：一是解偶联减量化技术，通过破坏生物氧化与磷酸化相偶联的作用，将氧化和磷酸化分离，减少微生物的合成量，从而实现了污泥减量。二是溶胞技术，其机理在于可以促进系统微生物的隐性生长的而减少污泥产量，并将细胞内的有机物释放出来作为碳源加以利用，同时改善脱氮除磷效果。三是生物捕食作用，污泥中存在各种微生物，通过利用微生物的捕食作用从而减少污泥量，主要包括一些原生动物和后生动物。

J.Merrylin等(2013)研究了一种地衣芽孢杆菌对污泥SS的影响，发现在地衣芽孢杆菌处理下，污泥SS减量比可达12％。王慧荣等(2014)利用能够产生纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶的菌株对污泥进行摇瓶减量试验，结果显示产蛋白酶菌株培养第3天污泥减量效果可达到15.3％。利用复配菌株处理，纤维素酶菌株、淀粉酶菌株、蛋白酶菌株体积比为1∶2∶7时，处理第3天污泥减量效果高达16.4％。 乔文文等(2014)研究了一株死谷芽孢杆菌JL4污泥处理减量效果，结果JL4处理72h之后，污泥MLSS可下降25.7％。然而国内外对于生物法在污泥处理中的应用尚缺乏一定的系统性研究，研究的侧重点往往在于污泥减量、污泥脱水或污泥中有机物的去除等单方面，且混合菌群投加数量及其生长不易控制，减量化效果不稳定，技术可行性较低。

公开号为CN101503246A的中国专利文献公开了一种通过投加特殊菌剂来控制并削减废水生物处理系统污泥产量的方法，通过向废水生物处理反应器中直接或间接投加该菌剂，投加量为5％～20％，污泥削减量达10％～30％。其技术的局限性在于菌剂投加量大，无法去除污泥中的大量微生物，且菌剂污泥处理运行条件较为复杂，市场应用价值不大。公开号为CN102173501A的中国专利文献公开了一种用于城市污泥减量的复合酶制剂，该制剂中菠萝蛋白酶占50～60％、溶菌酶占5～10％，其余为酵母发酵物。将复合酶制剂添加在活性污泥池中，可减少污泥的产量。其技术的局限性是复合酶制剂价格昂贵，且其保藏环境条件要求较高，菌剂处理后污泥减量率较低。公开号为CN103910477A的中国专利文献公开了一种用于污泥减量化处理的新型复合微生物菌剂，该菌剂包括13种不同微生物，通过在某污水处理厂的污泥浓缩池中加入该复合菌剂，进行好氧消化对比实验，结果加入该新型复合微生物菌剂污泥最大可减量30％左右。其技术的局限性在于复合微生物种类繁杂，菌群生长在污泥系统中不易控制，且不同微生物之间协同作用机理尚不明确。

发明内容

本发明的目的是提供一株戴尔福特菌(Delftiasp.)WTF-1及该菌种在剩余污泥减量和改善污泥脱水性能方面的应用技术。

所述戴尔福特菌WTF-1，该菌株的分类命名为戴尔福特菌(Delftiasp.)，属于戴尔福特菌WTF-1，保藏编号为CGMCC No.13464，保藏日为2016年12月19日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京

所述戴尔福特菌WTF-1的生物学特征为：革兰氏阴性好氧菌，细胞形态为杆状，在固态培养基上菌落呈圆形、外白中黄、不透明、质地湿润、无凸起，表面粗糙，边缘不整齐。所述戴尔福特菌WTF-1主要生理生化指标见表1。

表1 WTF-1菌株的主要生理生化指标

测试项目	测试结果	测试项目	测试结果
				10℃	-	氧化酶	+
20℃	+	接触酶	+
				30℃	+	葡萄糖发酵	-
40℃	+	水解淀粉	-
				55℃	-	吲哚	-
2％NaCl	-	水解明胶	+
				5％NaCl	-	乙醇氧化	+
pH	5～8	甲基红	-

所述戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量中的应用，其特征在于：所述的剩余污泥浓度为3000mg/L～13000mg/L，所述的剩余污泥的温度为20℃～40℃，所述的剩余污泥的pH为6～8。

作为优选，所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量中的应用，其特征在于：

(1)该菌株直接投入剩余污泥处理的反应器装置；

(2)该菌株直接投入剩余污泥处置池；

所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥脱水中的应用；其特征在于：

将该菌液与剩余污泥以1∶10(v/v)比例混合，该菌株投配质量比为0.005％～0.02％(w/w，加菌质量干重/湿污泥质量比)，于反应器中曝气24～96h。

一株戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量与脱水中的应用，包括如下步骤：

(1)菌液浓度测定：取培养菌液测定其OD₆₀₀值，同时采用重量法测定菌干重，并折算为每升中菌质量(mg/L)；

(2)菌液对污泥处理：将菌液以10％的接种量接种于已混合均匀的二沉池剩余污泥中，于30℃，160r/min的恒温摇床中进行好氧生物降解，并以污泥作为系统内唯一碳源。

(3)处理污泥性能测定：污泥处理期间每隔24h定时取样对污泥的MLSS、MLVSS、SV₃₀、离心脱水率进行测定。

所述步骤(3)中污泥MLSS定义为污泥悬浮固体浓度，单位为mg/L。

所述步骤(3)中污泥MLVSS定义为污泥挥发性悬浮固体浓度，单位为mg/L。

所述步骤(3)中污泥SV₃₀定义为：将污泥混合液搅拌均匀，取100mL混合液置于100mL洁净量筒中，静置30min后记录自由沉降过程中所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。

所述步骤(3)中离心脱水率定义为：准确量取50mL污泥，于6000r/min下离心10min，倾去上清液后所剩湿污泥体积与原污泥体积比即代表离心脱水率。

本发明的效益在于：

(1)该菌株适宜在活性污泥系统生长，可直接加在污水生化处理系统中以提高系统处理污水的能力，并同时减少系统内污泥量的产生，也可以直接投加入污泥沉淀池进行好氧生物降解，实现污泥减量。

(2)其原理：1)通过生物溶胞作用，将剩余污泥中大分子难降解有机物转化为可降解的小分子有机物，并对死亡的微生物菌体进行不断再分解，从而减少剩余污泥的产生量，实现污泥原位减量。2)通过对剩余污泥EPS的破解，改善其脱水性能。

(3)该菌株投加量为0.01％～0.02％(w/w，加菌质量干重/湿污泥质量比) 时，污泥MLSS去除率为16％～27％，MLVSS去除率达25％～41％。方法操作简单，运行条件温和，具有投加量少，降解效率高的特点。

具体实施方式

实施例1：戴尔福特菌WTF-1处理污泥性能测定

取混合均匀的二沉池剩余污泥(污泥浓度为12080mg/L，pH＝7.46，4℃下保存)200mL加入250mL锥形瓶中，置入恒温摇床于28℃，160r/min条件下活化24h，按10％(v/v)投加量加入戴尔福特菌WTF-1菌悬液后，用透气无菌封口膜封口，使其在30℃，160r/min的恒温摇床中进行好氧生物降解，期间不再添加任何营养物，以污泥作为唯一碳源，并设置同期空白对照。培养期间每隔24h定时取样对污泥的MLSS、SV30、离心脱水率进行测定。性能测试结果为经戴尔福特菌WTF-1处理96h后污泥MLSS去除率达到最高值16.39％，此时对照组污泥MLSS去除率为2.3％；污泥MLVSS去除率达到25.22％；污泥SV30由初始值91％下降至65.7％，此时对照组污泥SV30为78.5％；离心脱水率由初始值17.5％降低至12％，此时对照组离心脱水率为19％。

实施例2：

采用戴尔福特菌(Delftia)WTF-1，保藏编号为，进行污泥适应性定向驯化。

戴尔福特菌WTF-1的定向驯化步骤为：

(1)使用前用VP培养基活化菌株：将保存的戴尔福特菌WTF-1用接种环刮取多环菌苔，接种至装有150mLVP培养基的250mL的锥形瓶中，于30℃、160r/min的培养箱内培养24h即得到菌悬液。

(2)将污泥进行灭菌处理后稀释2倍，取稀释后污泥50mL加入到装有50mL VP培养基的250mL锥形瓶中，按10％(v/v)接种量接种戴尔福特菌WTF-1的活化菌悬液，用透气无菌封口膜封口，置入恒温摇床于30℃，160r/min条件下培养，96h后第1周期结束。

(3)取已灭菌污泥50mL加入到装有50mLVP培养基的250mL锥形瓶中，按10％(v/v)接种量接种第1周期驯化结束的菌泥混合液，用透气无菌封口膜封口，置入恒温摇床于30℃，160r/min条件下培养，96h后第2周期结束。

(4)取已灭菌污泥75mL加入到装有25mLVP培养基的250mL锥形瓶中，按10％(v/v)接种量接种第2周期驯化结束的菌泥混合液，用透气无菌封口膜封口，置入恒温摇床于30℃，160r/min条件下培养，96h后第3周期结束。

(5)取已灭菌污泥100mL加入到250mL锥形瓶中，按10％(v/v)接种量接种第3周期驯化结束的菌泥混合液，同时设置对照组，对照样为未经定向顺化的原始菌株。用透气无菌封口膜封口，置入恒温摇床于30℃，160r/min条件下培养，每隔24h定时取样对污泥MLSS进行测定。96h后第4周期结束。

使用的VP培养基成分为：葡萄糖5g，蛋白胨5g，磷酸氢二钾5g，蒸馏水1000mL，pH＝7.2～7.5。

实验结果：

经过25％、50％、75％和100％4个污泥浓度梯度的适应性驯化，第4周期结束后，戴尔福特菌WTF-1污泥MLSS去除率与同期对照相比提高了6％，达到22.45％。

实施例3：

实验条件为温度25℃，污泥浓度为9500mg/L，加菌量为0.02％，营养物相对浓度为100％，pH＝7.25。取100mL对应浓度污泥于250mL锥形瓶中，加入10mL对应浓度营养物和10mL对应浓度菌液，用透气无菌封口膜封口，在25℃恒温摇床中160r/min转速下进行好氧生物降解，污泥MLSS去除率达到18.08％。

实施例4：

实验条件为温度35℃，污泥浓度为6500mg/L，加菌量为0.005％，营养物相对浓度为100％，pH＝7.04。取100mL对应浓度污泥于250mL锥形瓶中，加入10mL对应浓度营养物和10mL对应浓度菌液，用透气无菌封口膜封口，在35℃恒 温摇床中160r/min转速下进行好氧生物降解，污泥MLSS去除率达到11.43％。

实施例5：

优选实验条件为温度28℃，污泥浓度为4000mg/L，加菌量为0.01％，营养物相对浓度为80％，pH＝6.90。取200mL对应浓度污泥于250mL锥形瓶中，加入20mL对应浓度营养物和20mL对应浓度菌液，用透气无菌封口膜封口，在28℃恒温摇床中160r/min转速下进行好氧生物降解，对污泥MLSS、MLVSS、SV₃₀和离心脱水率指标进行综合评价。污泥MLSS去除率达到26.93％，MLVSS去除率达到41.46％，SV₃₀由初始值91％下降至57％，离心脱水率由初始值17.5％降低至9.5％。

所述的营养物由营养液1与营养液2按999∶1的比例混合制成，营养液1成分为：NH₄Cl 0.4g，K₂HPO₄0.12g，蒸馏水1000mL；营养液2成分为：FeCl₂0.1g，ZnCl₂0.05g，CaCl₂.2H₂O 0.1g，AlK(SO₄)₂0.01g，蒸馏水1000mL。

所述加入营养物的相对浓度100％即加入10mL营养物混合液，相对浓度80％即加入8mL营养物混合液+2mL去离子水。

通过以上实施例，可以看到本发明的菌株能很好地应用于不同浓度剩余污泥的处理，适于污泥浓度范围3000mg/L～13000mg/L，最佳处理温度在25℃～30℃，加菌量在0.01％～0.02％之间，pH范围在6.7～7.5之间。该菌株具有投加量少，降解效率高的特点，在有效减量污泥的同时并提高污泥浓缩与脱水性能，且方法操作简单，对原污泥系统功能影响较小，不产生二次污染。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一株戴尔福特菌(Delftiasp.)WTF-1，其保藏编号为CGMCC No.13464。

2.如权利要求1所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量中的应用。

3.如权利要求2所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量中的应用，其特征在于：所述的剩余污泥浓度为3000mg/L～13000mg/L，所述的剩余污泥的温度为20℃～40℃，所述的剩余污泥的pH为6～8。

4.如权利要求4所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥减量中的应用，其特征在于：

(1)该菌株直接投入剩余污泥处理的反应器装置；

(2)该菌株直接投入剩余污泥处置池。

5.如权利要求1所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥脱水中的应用。

6.如权利要求5所述的戴尔福特菌WTF-1在剩余污泥脱水中的应用；其特征在于：

将该菌液与剩余污泥以1∶10(v/v)比例混合，该菌株投配质量比为0.005％～0.02％(w/w，加菌质量干重/湿污泥质量比)，于反应器中曝气24～96h。