CN107162168A - 一种基于微生物强化的生物曝气滤池 - Google Patents

一种基于微生物强化的生物曝气滤池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微生物强化的生物曝气滤池，生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层、承托板和滤砖层，三者之间紧邻布置；填料层中装有填料，填料成份及其重量份为：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分为：琼脂2~3份、海藻酸钠3~5份、硅藻土26~34份、菌粉BSK40.7~1.4份、菌粉BSK90.7~1.4份、AOZ‑1菌液0.7~1.4份和ADH‑1菌液0.7~1.4份。有益效果为：在生物曝气滤池内进行功能微生物的投加，利用微生物的生物活性，增强污水处理能力，确保出水稳定。

Description

一种基于微生物强化的生物曝气滤池
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体是一种基于微生物强化的生物曝气滤池。
背景技术
规模化养殖场每天排放的废水量大、集中，并且废水中含有大量的污染物，如重金属、残留的兽药和大量的病原体，如果不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当地生态环境和农田的严重污染。
畜禽养殖废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，且中含有较多的氮磷钾成分，普通的化学处理和物理技术处理效果并不好，治理难度大，难以达到安全排放标准。
目前在污水处理系统中经常使用曝气生物滤池。曝气生物滤池简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，最大处理规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。
现有技术如授权公告号为CN103936141B的中国发明专利，公开了一种曝气生物滤池，所述曝气生物滤池的池体内依次布置有：滤料层，该滤料层布置有滤料；对滤料层中滤料进行承托的承托板，该承托板紧邻滤料层布置；用于布水布气的滤砖层，该滤砖层由平铺的多块滤砖组成并且紧邻所述承托板布置。该曝气生物滤池以物理过滤、吸附为主，微生物氧化分解为辅，COD和氨氮去除率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过添加功能微生物，来提高对COD和氨氮去除率的基于微生物强化的生物曝气滤池。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：ADH-1的分类命名为假单胞菌ADH-1（Pseudomonas sp. ADH-1），保藏号为CCTCC NO:M 2017218，于2017年4月28日保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC）。AOZ-1的分类命名为肠杆菌AOZ-1（Enterobactersp. AOZ-1），保藏号为CCTCC NO:M 2017219，于2017年4月28日保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC）。BSK-4的分类命名为地衣芽孢杆菌BSK-4（Bacillus licheniformis BSK-4），保藏号为CCTCC NO:M 2017220，于2017年4月28日保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC）。BSK-9的分类命名为短小芽孢杆菌BSK-9（Bacillus pumilus BSK-9），保藏号为CCTCC NO:M 2017221，于2017年4月28日保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC）。上述保藏中心位于中国武汉的武汉大学。
生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层、承托板和滤砖层，三者之间紧邻布置；滤砖层由滤砖组成。滤砖具有可进行两次布水布气的双腔结构。滤砖具有顶部的间隙，顶部间隙的分布密度为180～300个/m2。进入曝气生物滤池的水和气通过间隙向上排出，从而能够实现更好的布水布气。滤砖为长方体，滤砖为长方体，顶面面积：承托板顶面面积为1:50~100。承托板的高度：生物曝气滤池高度为1:80~200，并且承托板的长宽尺寸和滤砖层相同。反洗气、水同时进入滤砖经过两次配水配气后，均匀的由滤砖顶部间隙排出。上述生物曝气池现场安装简单，施工周期短，成本低廉，配水配气效果好，滤池反洗更加均匀。
作为优选，在填料层装有填料，填料成份及其重量份为：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分为：琼脂2~3份、海藻酸钠3~5份、硅藻土26~34份、菌粉BSK40.7~1.4份、菌粉BSK90.7~1.4份、AOZ-1菌液0.7~1.4份和ADH-1菌液0.7~1.4份。对有机物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物对其利用率高，增强生物曝气滤池的污水处理能力。
作为优选，ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017218和CCTCC NO:M 2017219。
作为优选，BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017220和 CCTCC NO:M 2017221。
作为优选，异养硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，用硝化细菌负极培养基转接，然后转接到亚硝酸盐培养基上摇瓶筛选，最后在以氯化铵为氮源的固体培养基上梯度稀释分离，挑选单菌落接种到异样硝化培养基上培养，得到异养硝化细菌ADH-1和AOZ-1。
作为优选，好氧反硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，接种到好氧反硝化细菌富集培养基中，然后在BTB平板上稀释培养，挑选使BTB固体培养基变蓝的菌落，将其接种到好氧反硝化性能测定培养基上培养，并进行检测，得到好氧反硝化细菌BSK4和BSK9。
填料制备步骤为：
1）原料处理：取沸石和青石在太阳下晾晒6~8h，然后送人球磨机球磨，磨细后过50~100目筛，再加入活性炭，并放在搅拌机里混合均匀；
2）填料造粒：将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，粒径为5~10mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的10~14%，最后将填料粒子摊晾2~4h；
3）高温胀烧：将晾好的粒子送入温度为900~1000℃的高温炉中胀烧，烧结20~30min，待其自然冷却至室温，出炉；
4）混合：在高温胀烧后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在搅拌机内混合均匀，高温胀烧后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附着能力强；
5）装料：将混合好的填料送入生物曝气滤池内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1）生物曝气滤池内填料的多种组合以及配比比例，能够满足不同水质处理需求，确保各类水质出水达标；2）在生物曝气滤池内进行功能微生物的投加，利用微生物的生物活性，增强污水处理能力，确保出水稳定；3）填料孔隙率高，比表面积大，对有机物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物对其氧化分解率高，COD去除率提高50%以上，氨氮去除率提高60%以上；4）本发明的生物曝气滤池现场安装简单，施工周期短，成本低廉，配水配气效果好，滤池反洗更加均匀。
附图说明
图1为本发明生物曝气滤池的示意图。
附图标记说明：21填料层；22承托板；23滤砖层；25滤砖。
具体实施例
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层21、承托板22和滤砖层23，三者之间紧邻布置；滤砖层23由滤砖25组成。滤砖25具有可进行两次布水布气的双腔结构。滤砖25具有顶部的间隙，顶部间隙的分布密度为180～300个/m2。进入曝气生物滤池的水和气通过间隙向上排出，从而能够实现更好的布水布气。滤砖25为长方体，滤砖25为长方体，顶面面积：承托板22顶面面积为1:50~100。承托板22的高度：生物曝气滤池高度为1:80~200，并且承托板22的长宽尺寸和滤砖层23相同。反洗气、水同时进入滤砖经过两次配水配气后，均匀的由滤砖顶部间隙排出。上述生物曝气池现场安装简单，施工周期短，成本低廉，配水配气效果好，滤池反洗更加均匀。
在填料层21装有填料，填料成份及其重量份为：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份；功能性微生物微囊成份及其重量分为：琼脂2~3份、海藻酸钠3~5份、硅藻土26~34份、菌粉BSK40.7~1.4份、菌粉BSK90.7~1.4份、AOZ-1菌液0.7~1.4份和ADH-1菌液0.7~1.4份。对有机物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物对其利用率高，增强生物曝气滤池的污水处理能力。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017218 和CCTCCNO:M 2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017220和 CCTCCNO:M 2017221。
异养硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，用硝化细菌负极培养基转接，然后转接到亚硝酸盐培养基上摇瓶筛选，最后在以氯化铵为氮源的固体培养基上梯度稀释分离，挑选单菌落接种到异样硝化培养基上培养，得到异养硝化细菌ADH-1和AOZ-1。
好氧反硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，接种到好氧反硝化细菌富集培养基中，然后在BTB平板上稀释培养，挑选使BTB固体培养基变蓝的菌落，将其接种到好氧反硝化性能测定培养基上培养，并进行检测，得到好氧反硝化细菌BSK4和BSK9。
填料制备步骤为：
1）原料处理：取沸石和青石在太阳下晾晒6~8h，然后送人球磨机球磨，磨细后过50~100目筛，再加入活性炭，并放在搅拌机里混合均匀；
2）填料造粒：将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，粒径为5~10mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的10~14%，最后将填料粒子摊晾2~4h；
3）高温胀烧：将晾好的粒子送入温度为900~1000℃的高温炉中胀烧，烧结20~30min，待其自然冷却至室温，出炉；
4）混合：在高温胀烧后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在搅拌机内混合均匀，高温胀烧后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附着能力强；
5）装料：将混合好的填料送入生物曝气滤池内。
实施例2：
生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层21、承托板22和滤砖层23，三者之间紧邻布置；滤砖层23由滤砖25组成。滤砖25具有可进行两次布水布气的双腔结构。滤砖25具有顶部的间隙，顶部间隙的分布密度为240个/m2。进入曝气生物滤池的水和气通过间隙向上排出，从而能够实现更好的布水布气。滤砖25为长方体，滤砖25为长方体，滤砖的尺寸为：长×宽×高＝1000×240×240mm。承托板22的高度为20mm，并且承托板22的长宽尺寸和滤砖层23相同。反洗气、水同时进入滤砖经过两次配水配气后，均匀的由滤砖顶部间隙排出。上述生物曝气池现场安装简单，施工周期短，成本低廉，配水配气效果好，滤池反洗更加均匀。
在填料层21装有填料，填料成份及其最优选重量份为：沸石28份、青石10份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其最优选重量分为：琼脂2.4份、海藻酸钠3.8份、硅藻土30份、菌粉BSK41份、菌粉BSK91份、AOZ-1菌液1份和ADH-1菌液1份。对有机物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物对其利用率高，增强生物曝气滤池的污水处理能力。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017218 和CCTCCNO:M 2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017220和 CCTCCNO:M 2017221。
异养硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，用硝化细菌负极培养基转接，然后转接到亚硝酸盐培养基上摇瓶筛选，最后在以氯化铵为氮源的固体培养基上梯度稀释分离，挑选单菌落接种到异样硝化培养基上培养，得到异养硝化细菌ADH-1和AOZ-1。
好氧反硝化细菌的筛选步骤为：采用生理盐水重悬活性污泥上清液，接种到好氧反硝化细菌富集培养基中，然后在BTB平板上稀释培养，挑选使BTB固体培养基变蓝的菌落，将其接种到好氧反硝化性能测定培养基上培养，并进行检测，得到好氧反硝化细菌BSK4和BSK9。
填料制备步骤为：
1）原料处理：取沸石和青石在太阳下晾晒6h，然后送人球磨机球磨，磨细后过80目筛，再加入活性炭，并放在搅拌机里混合均匀；
2）填料造粒：将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，粒径为8mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的13%，最后将填料粒子摊晾3h；
3）高温胀烧：将晾好的粒子送入温度为1000℃的高温炉中胀烧，烧结25min，待其自然冷却至室温，出炉；
4）混合：在高温胀烧后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在搅拌机内混合均匀，高温胀烧后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附着能力强；
5）装料：将混合好的填料送入生物曝气滤池内。
实施例3：
生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层21、承托板22和滤砖层23，三者之间紧邻布置；滤砖层23由滤砖25组成。滤砖25具有可进行两次布水布气的双腔结构。滤砖25具有顶部的间隙，顶部间隙的分布密度为260个/m2。进入曝气生物滤池的水和气通过间隙向上排出，从而能够实现更好的布水布气。滤砖25为长方体，滤砖25为长方体，顶面面积：承托板22顶面面积为1:80。承托板22的高度：生物曝气滤池高度为1:160，并且承托板22的长宽尺寸和滤砖层23相同。反洗气、水同时进入滤砖经过两次配水配气后，均匀的由滤砖顶部间隙排出。上述生物曝气池现场安装简单，施工周期短，成本低廉，配水配气效果好，滤池反洗更加均匀。
在填料层21装有填料，填料成份及其重量份为：沸石28份、青石11份、活性炭10份和功能性微生物微囊3份；功能性微生物微囊成份及其重量分为：琼脂2.6份、海藻酸钠4.3份、硅藻土30份、菌粉BSK41份、菌粉BSK91份、AOZ-1菌液0.7~1.4份和ADH-1菌液1份。对有机物和含氮化合物的吸附率高，功能性微生物对其利用率高，增强生物曝气滤池的污水处理能力。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017218 和CCTCCNO:M 2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC NO:M 2017220和 CCTCCNO:M 2017221。
ADH-1和AOZ-1两种异养硝化细菌的筛选方法为：
1）取活性污泥离心，用生理盐水重悬，按百分之一接种量用硝化细菌富集培养基转接四次，相应的转速从160rpm/min-120 rpm/min-80 rpm/min-40 rpm/min，当菌液浓度OD600达到0.6左右立刻转接；
2）然后转接到亚硝酸盐培养基上摇瓶，进行性能筛选以抑制不能利用亚硝酸盐的菌株的生长；
3）最后在以氯化铵作为氮源的固体培养基上梯度稀释分离，挑取单菌落接种到异养硝化培养基上培养24h，检测是否有亚硝酸盐和硝酸盐的生成，同时评估脱氮能力；
4）在硝化速率培养基上进行性能测定，并且用沼液做模拟试验，观测脱氮效果，筛选出最优菌株。
BSK4和 BSK9两种好氧反硝化细菌的筛选方法为：
1）取活性污泥，离心去上清，等体积生理盐水重悬，1%的接种量接种到好氧反硝化细菌富集培养基中，做两个平行，连续富集4次，每次当培养浊度（OD600）超过0.8即可转接，转接量1%；
2）在BTB平板上梯度稀释（10-3，10-4，10-5，10-6），培养两天后，选取稀释梯度合适的平板，挑取使BTB固体培养基变蓝的菌落，接种到好氧反硝化性能测定培养基上，连续培养两天，进行OD600，TN， NO3--N，NO2--N指标检测；
3）选取硝酸盐和总氮去除能力较强的1-2株菌，进行产气和BTB复检实验，并进行生理生化功能检测，16srDNA扩增测序以确定菌株种属，功能基因nirS,nirK,nosZ功能基因扩增跑胶，并切割阳性条带回收DNA，用相同的引物扩增测序分析，建立发育树；
4）通过好氧反硝化和厌氧反硝化速率测定，和不同氮源代谢速率分析，最后出水稀释的沼液进行菌株实际脱氮性能测试。
填料制备步骤为：
1）原料处理：取沸石和青石在太阳下晾晒7.5h，然后送人球磨机球磨，磨细后过80目筛，再加入活性炭，并放在搅拌机里混合均匀；
2）填料造粒：将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，粒径为8mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的12%，最后将填料粒子摊晾3h；
3）高温胀烧：将晾好的粒子送入温度为950℃的高温炉中胀烧，烧结27min，待其自然冷却至室温，出炉；
4）混合：在高温胀烧后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在搅拌机内混合均匀，高温胀烧后的粒子孔隙率高，功能性微生物微囊在粒子上的附着能力强；
5）装料：将混合好的填料送入生物曝气滤池内。
滤砖25顶面面积：承托板（22）顶面面积不仅限于1:50~100，还应包括1:52，1:54，1:56，……，1:96，1:98，1:100。
承托板22的高度：生物曝气滤池高度不仅限于1:80~200，还应包括1:82，1:84，1:86，……，1:196，1:198，1:200。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：生物曝气滤池结构为：自上而下依次为填料层（21）、承托板（22）和滤砖层（23），三者之间紧邻布置；所述的滤砖层（23）由滤砖（25）组成，填料层（21）中装有填料，所述的填料包括功能性微生物微囊，所述的功能性微生物微囊中包括异养硝化细菌和好氧反硝化细菌。
2.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的异养硝化细菌包括ADH-1，保藏号为CCTCC M 2017218。
3.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的异养硝化细菌包括AOZ-1，保藏号CCTCC M 2017219。
4.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的好氧反硝化细菌包括BSK4，保藏号为CCTCC M 2017220。
5.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的好氧反硝化细菌包括BSK9，保藏号为CCTCC M 2017221。
6.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的填料制备步骤为：
1）原料处理：取沸石和青石在太阳下晾晒6~8h，然后送人球磨机球磨，磨细后过50~100目筛，再加入活性炭，并放在搅拌机里混合均匀；
2）填料造粒：将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，粒径为5~10mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的10~14%，最后将填料粒子摊晾2~4h；
3）高温胀烧：将晾好的粒子送入温度为900~1000℃的高温炉中胀烧，烧结20~30min，待其自然冷却至室温，出炉；
4）混合：在高温胀烧后的粒子中加入功能性微生物微囊，并在搅拌机内混合均匀；
5）装料：将混合好的填料送入生物曝气滤池内。
7.根据权利要求1所述的一种基于微生物强化的生物曝气滤池，其特征在于：所述的填料成份及其重量份为：沸石27~30份、青石8~13份、活性炭8~13份和功能性微生物微囊2~4份。
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