CN107058184B - 基础营养液及其制备方法和应用 - Google Patents

基础营养液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明所提供的基础营养液及其制备方法和应用属于微生物菌剂技术领域,其能够获得活性高,且在曝气池内数量快速不间断增加的自养硝化菌液。本发明提供的基础营养液,其中Na2CO3的浓度为2g/L‑5g/L,K+的浓度为0.1g/L‑0.5g/L,Mg2+的浓度为0.01g/L‑0.2g/L,H3PO4的浓度为1.5g/L‑2.8g/L,生长因子的浓度为0.1μg/L‑50μg/L,微量元素的浓度为0.1mg/L‑5mg/L。本发明提供的上述基础营养液的制备方法,包括如下步骤:按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。

Description

基础营养液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及微生物菌剂制备领域。
背景技术
含氨氮废水是目前环境污染治理中的重大问题,我国环保十三五规划新增四项总量控制指标,其中对总氮实施重点区域与重点行业相结合的总量控制。
生物脱氮是被公认为废水脱氮中最经济、最有效的方法之一。传统的氨氮废水生物处理是通过硝化细菌的硝化作用与异养反硝化菌的反硝化作用的组合工艺使氨氮转化为氮气。其中硝化细菌分为自养型硝化细菌和异养型硝化细菌,自养型硝化细菌是公认参与生物脱氮过程中起硝化作用的主要菌群,其存在的数量和活性直接影响污水处理系统的硝化效果,是污水生物脱氮的限制性因素。然而污水处理曝气池中的自养硝化菌生长速度极其缓慢(世代时间为20小时左右),对环境变化又比较敏感,工艺运行中当出现有毒物质排入、排泥量增大,或者冬季低温运行等不利条件时,均会出现硝化菌数量减少和活性衰减等问题,造成曝气池氧化氨氮工艺运行的不稳定,导致氨氮的超标排放。在污水处理中直接投放硝化菌能解决这些问题,但由于硝化菌难于培养,市场上可用的自养硝化菌产品极其匮乏,而且产品在后期加工和贮藏过程中活性衰减等问题严重,制约了自养硝化菌在污水处理大规模应用,因此开发一种经济可行在线连续化的培养技术显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供基础营养液、自养硝化菌连续扩培方法,以获得活性高,且能够在曝气池内数量快速不间断增加的自养硝化菌液。
第一方面,本发明提供的基础营养液,其中Na2CO3的浓度为2g/L-5g/L,K+的浓度为0.1g/L-0.5g/L,Mg2+的浓度为0.01g/L-0.2g/L,H3PO4的浓度为1.5g/L-2.8g/L,生长因子的浓度为0.1μg/L-50μg/L,微量元素的浓度为0.1mg/L-5mg/L。
优选地,基础营养液中Na2CO3的浓度为3g/L-4g/L,K+的浓度为0.2g/L-0.4g/L,Mg2+的浓度为0.05g/L-0.15g/L,H3PO4的浓度为2g/L-2.5g/L,生长因子的浓度为0.8μg/L-30μg/L,微量元素的浓度为0.5mg/L-3mg/L。
优选地,基础营养液中Na2CO3的浓度为3.5g/L,K+的浓度为0.3g/L,Mg2+的浓度为0.1g/L,H3PO4的浓度为2.3g/L,生长因子的浓度为20μg/L,微量元素的浓度为1.5mg/L。
优选地,所述生长因子为脯氨酸、丙氨酸、丝氨酸、维生素B12、烟酸中的一者或多者。
优选地,所述微量元素为Mn、Mo、B、Cu、Zn、V、Co、Ni中的一者或多者。
第二方面,本发明提供的上述基础营养液的制备方法,包括如下步骤:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
第三方面,本发明提供的自养硝化菌连续扩培方法,包括如下步骤:
S01:将权利要求1-5任一所述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性在10-50mg(NH4 +-N)/kg/hr之间;
S03:培养自养型硝化菌2-4天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH介于7.5-8.0之间,温度介于25℃-35℃之间,溶解氧介于2mg/L-5mg/L之间,氨氮浓度介于200mg/L-800mg/L之间;
S04:控制氨氮浓度降低至10mg/L以下;排出70%-90%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀2-4小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出70%-90%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05。
第四方面,本发明提供的自养硝化菌液,由上述自养硝化菌连续扩培方法扩培而成。
可实现自养硝化菌的自动连续培养,培育出的硝化菌活性高,可直接投入曝气池中,可快速不间断增加曝气池内硝化菌的数量和活性,解决曝气池内硝化细菌活性不足,氨氮排放不稳定,有毒物质排入造成硝化功能丧失,或者随着排泥量增大而造成硝化菌流失等问题,可保证污水站出水氨氮稳定的达标排放,尤其在污水站冬季运行时能维持曝气池较高的硝化菌数量和硝化活性。
本发明所提供的基础营养液及其制备方法可实现自养硝化菌的自动连续培养,培育出的硝化菌活性高,可达85mg(NH4 +-N)/kg/hr以上,可直接投入曝气池中,可快速不间断增加曝气池内硝化菌的数量和活性,解决曝气池内硝化细菌活性不足,氨氮排放不稳定,有毒物质排入造成硝化功能丧失,或者随着排泥量增大而造成硝化菌流失等问题,可保证污水站出水氨氮稳定的达标排放,尤其在污水站冬季运行时能维持曝气池较高的硝化菌数量和硝化活性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只是作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一:自养硝化菌的连续扩培
A基础营养液,其中Na2CO3的浓度为2g/L,KCl的浓度为0.1g/L,MgCl2的浓度为0.01g/L,H3PO4的浓度为1.5g/L,生长因子的浓度为0.1μg/L(其中,脯氨酸0.1μg/L),微量元素的浓度为0.1mg/L(其中,MnSO4浓度为0.05mg/L,NiSO4·6H2O的浓度为0.05mg/L)。
B基础营养液的配备:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
C自养硝化菌连续扩培,包括如下步骤:
S01:将所述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性为10mg(NH4 +-N)/kg/hr;硝化活性又称硝化速率,是指单位质量(kg)硝化菌液在单位时间(hr)消耗的氨氮质量(mg),单位为mg(NH4 +-N)/kg/hr。
S03:培养自养型硝化菌2天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液为7.5,用磷酸调节培养液的酸度,碳酸钠调节碱度,能同时维持硝化菌培养过程中碱度和碳源的消耗;控制器基础营养液的温度为25℃;通入空气,控制溶解氧为2mg/L;补充氯化铵或者硫酸铵使氨氮浓度维持为200mg/L,培养液中的硝化菌大量进行扩增;
S04:控制氨氮浓度降低至4mg/L;排出70%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀2小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出70%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05五次。
每循环扩容一次,便对培养液中的硝化活性进行测定,得到下表所示的数据
单位:mg(NH4 +-N)/kg/hr r
由上表可知,使用实施例一所提供的硝化菌的连续扩培方法获得的硝化菌液活性最低为85mg(NH4 +-N)/kg/hr,且随着循环次数的增加硝化菌液的活性也在持续增加。
实施例二:自养硝化菌的连续扩培
A基础营养液,其中Na2CO3的浓度为2g/L-5g/L,K2SO4的浓度为0.25g/L,MgSO4的浓度为0.2g/L,H3PO4的浓度为2.8g/L,生长因子的浓度为50μg/L(其中,烟酸的浓度为23μg/L,维生素B12的浓度为27μg/L),微量元素的浓度为5mg/L(其中MnSO4的浓度为2mg/L,H3BO4的浓度为3mg/L)。
B基础营养液的配备:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
C自养硝化菌连续扩培,包括如下步骤:
S01:将上述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性为50mg(NH4 +-N)/kg/hr;
S03:培养自养型硝化菌4天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH为8.0;控制基础营养液的温度为35℃;通入空气,控制基础营养液的溶解氧为5mg/L;补充氯化铵或者硫酸铵使氨氮浓度维持为800mg/L;
S04:控制氨氮浓度降低至9mg/L以下;排出90%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀4小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出90%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05。
每循环扩容一次,便对培养液中的硝化活性进行测定,得到下表所示的数据
单位:mg(NH4 +-N)/kg/hr
由上表可知,使用实施例二所提供的硝化菌的连续扩培方法获得的硝化菌液活性最低为108mg(NH4 +-N)/kg/hr,且随着循环次数的增加硝化菌液的活性也在持续增加。
实施例三:自养硝化菌的连续扩培
A基础营养液,其中Na2CO3的浓度为3g/L,K2SO4的浓度为0.1g/L,MgSO4的浓度为0.05g/L,H3PO4的浓度为2g/L,生长因子的浓度为0.8μg/L(其中,丙氨酸的浓度为0.8μg/L),微量元素的浓度为0.5mg/L(其中,Na2MoO4·2H2O的浓度为0.5mg/L)。
B基础营养液的配备:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
C自养硝化菌连续扩培,包括如下步骤:
S01:将上述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性在20mg(NH4 +-N)/kg/hr;
S03:培养自养型硝化菌3天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH为8.0;控制基础营养液的温度为28℃;通入空气,控制基础营养液的溶解氧为3mg/L;补充氯化铵或者硫酸铵使氨氮浓度维持为400mg/L;
S04:控制氨氮浓度降低至6mg/L;排出75%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀3小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出75%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05。
每循环扩容一次,便对培养液中的硝化活性进行测定,得到下表所示的数据
单位:mg(NH4 +-N)/kg/hr
由上表可知,使用实施例三所提供的硝化菌的连续扩培方法获得的硝化菌液活性最低为88mg(NH4 +-N)/kg/hr,且随着循环次数的增加硝化菌液的活性也在持续增加。
实施例四:自养硝化菌的连续扩培
A基础营养液,其中Na2CO3的浓度为4g/L,KCl的浓度为0.4g/L,MgSO4的浓度为0.15g/L,H3PO4的浓度为2.5g/L,生长因子的浓度为30μg/L(其中,丝氨酸的浓度为30μg/L),微量元素的浓度为3mg/L(其中,CuCl2·2H2O的浓度为1mg/L,Co(NO3)2·6H2O的浓度为2mg/L)。
B基础营养液的配备:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
C自养硝化菌连续扩培,包括如下步骤:
S01:将上述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性在40mg(NH4 +-N)/kg/hr;
S03:培养自养型硝化菌3天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH为7.5;控制基础营养液的温度为32℃;通入空气,控制基础营养液的溶解氧为4mg/L;补充氯化铵或者硫酸铵使氨氮浓度维持为600mg/L;
S04:控制氨氮浓度降低至7mg/L;排出85%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀3小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出85%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05。
每循环扩容一次,便对培养液中的硝化活性进行测定,得到下表所示的数据
单位:mg(NH4 +-N)/kg/hr
由上表可知,使用实施例四所提供的硝化菌的连续扩培方法获得的硝化菌液活性最低为103mg(NH4 +-N)/kg/hr,且随着循环次数的增加硝化菌液的活性也在持续增加。
实施例五:自养硝化菌的连续扩培
A基础营养液,其中Na2CO3的浓度为3.5g/L,KCl的浓度为0.3g/L,MgCl2的浓度为0.1g/L,H3PO4的浓度为2.3g/L,生长因子的浓度为20μg/L(其中,丙氨酸的浓度为3μg/L,丝氨酸的浓度为12μg/L,维生素B12的浓度为3μg/L,烟酸的浓度为2μg/L),微量元素的浓度为1.5mg/L(其中,Na2MoO4·2H2O的浓度为0.5mg/L,ZnCl2的浓度为0.3mg/L、NH4VO3的浓度为0.3mg/L、NiSO4·6H2O的浓度为0.4mg/L)。
B基础营养液的配备:
按量称取各组分,加入自来水溶解,得到所述基础营养液。
C自养硝化菌连续扩培,包括如下步骤:
S01:将上述基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性在30mg(NH4 +-N)/kg/hr;
S03:培养自养型硝化菌2天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH为7.5;控制基础营养液的温度为27℃;通入空气,控制基础营养液的溶解氧为3mg/L;补充氯化铵或者硫酸铵使氨氮浓度维持为500mg/L;
S04:控制氨氮浓度降低至5mg/L;排出82%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀2小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出78%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05。
每循环扩容一次,便对培养液中的硝化活性进行测定,得到下表所示的数据
单位:mg(NH4 +-N)/kg/hr
由上表可知,使用实施例五所提供的硝化菌的连续扩培方法获得的硝化菌液活性最低为95mg(NH4 +-N)/kg/hr,且随着循环次数的增加硝化菌液的活性也在持续增加。
综上,本发明所提供的基础营养液及其制备方法可实现自养硝化菌的自动连续培养,培育出的硝化菌液活性高,可达85mg(NH4 +-N)/kg/hr以上,可直接投入曝气池中,可快速不间断增加曝气池内硝化菌的数量和活性,解决曝气池内硝化细菌活性不足,氨氮排放不稳定,有毒物质排入造成硝化功能丧失,或者随着排泥量增大而造成硝化菌流失等问题,可保证污水站出水氨氮稳定的达标排放,尤其在污水站冬季运行时能维持曝气池较高的硝化菌数量和硝化活性。
在这里示出和描述的所有示例中,除非另有规定,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (1)

1.自养硝化菌连续扩培方法,包括如下步骤:
S01:将基础营养液打入培养器皿中;
S02:向培养器皿中接种自养型硝化菌,并控制初始基础营养液的硝化活性在10-50mg(NH4 +-N)/kg/hr之间;
S03:培养自养型硝化菌2-4天,得到硝化菌液;其间,控制基础营养液pH介于7.5-8.0之间,温度介于25℃-35℃之间,溶解氧介于2mg/L-5mg/L之间,氨氮浓度介于200mg/L-800mg/L之间;
S04:控制氨氮浓度降低至10mg/L以下;排出70%-90%体积比例的硝化菌液于曝气池中;
S05:向培养器皿中剩余的硝化菌液中加入基础营养液进行清洗,去除硝化菌液中微生物代谢产物,然后静置沉淀2-4小时,自养硝化菌通过自身絮凝作用沉入底部,排出70%-90%比例的上清液于曝气池中;
S06:循环重复S01,S03,S04和S05;
所述的基础营养液,其中Na2CO3的浓度为3.5g/L,K+的浓度为0.3g/L,Mg2+的浓度为0.1g/L,H3PO4的浓度为2.3g/L,生长因子的浓度为20μg/L,微量元素的浓度为1.5mg/L;其中,所述生长因子为脯氨酸、丙氨酸、丝氨酸、维生素B12、烟酸中的一者或多者;所述微量元素为Mn、Mo、B、Cu、Zn、V、Co、Ni中的一者或多者;
所述基础营养液的制备方法,包括如下步骤:按量称取各组分,加入水中溶解,得到所述基础培养液。
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