CN107176678A - 一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，即在成熟的生化处理工艺前后端设置微生物强化池，并建立多种微生物的微囊化包埋工艺，功能性微生物具体为：菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ‑1菌液、ADH‑1菌液。有益效果为：通过在微生物强化池中投加不同种类的功能微生物制剂，达到降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，从而达到稳定出水的效果；通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。

Description

一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体是一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法。
背景技术
随着我们养殖业的迅猛发展，养殖废水的有效处理也显得格外重要。养殖业废水属于高浓度有机废水，COD浓度高达5000mg/l以上，氨氮浓度高达800mg/l以上，P浓度高达50mg/l，将废水直接排放进入水体或存放地点不合适，受雨水冲洗进入水体，将可能造成地表水或地下水水质的严重恶化。由于畜禽粪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及水溶性有机物等淋溶量很大，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。对地表水的影响则主要表现为，大量有机物质进入水体后，有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧，使水体发臭；当水体中的溶解氧大幅度下降后，大量有机物质可在厌氧条件下继续分解，分解中将会产生甲烷、硫化氢等有毒气体，导致水生生物大量死亡；废水中的大量悬浮物可使水体浑浊，降低水中藻类的光合作用，限制水生生物的正常活动，使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡，从而进一步加剧水体底部缺氧，使水体同化能力降低；氮、磷可使水体富营养化，富营养化的结果会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高，人畜若长期饮用会引起中毒，而一些有毒藻类的生长与大量繁殖会排放大量毒素于水体中，导致水生动物的大量死亡，从而严重地破坏了水体生态平衡。
目前，养殖排污问题一直没有得到很好的解决，常规的处理工艺无法达到理想的处理效果，大多存在处理设备投资太大、运行费用过高，而且废水产生量大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多等缺陷，远远不是一般养殖企业所能承担的起。因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖废水处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。
现有技术如授权公告号为CN104326561B的中国发明专利，公开了一种多级微生物强化提高畜禽养殖废水处理效率的方法，其特征在于：通过在畜禽养殖废水处理设施的不同处理单元（厌氧系统、间歇好氧系统、好氧系统）中投加不同种类的净水微生物制剂，强化污水处理效果，从而明显提高各处理单元污水处理效率，最终从整体上提高污水处理设施的处理效率，使处理后出水指标进一步降低。该方法未单独设立微生物处理池，微生物的生存发酵条件难以控制；污泥容易膨胀，导致处理废水的效率会大幅降低；对COD和氨氮去除率的提高不是很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，达到稳定出水效果的通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法。
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（Enterobacter sp 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。
微生物强化池设在生化处理工艺前后端，畜禽养殖废水预处理后流入微生物强化池，水力停留15~24h；生化处理后流入微生物强化池，水力停留10~18h。微生物强化池为曝气池、好氧生物接触氧化池、曝气生物滤池、好氧膜生物反应池和好氧移动床生物膜反应池中的一种。微生物强化池中投放有功能性微生物微囊，水中溶解氧保持2~5mg/L。上述微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，能保留原先的废水处理设施，设备改动小，资金投入少；通过在微生物强化池中投加不同种类的功能微生物微囊，达到降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，从而达到稳定出水的效果；通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率达95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。
作为优选，微生物强化池中功能性微生物微囊的投加频率为第一周每隔一天投加一次，第一周共投加3次，以后第二周、第三周以后每周投加一次；后期长期运行过程中，如果废水处理系统不出现异常或一段时间停止运行，通常能够正常运行，不需要额外投加功能性微生物微囊；当废水处理系统出现异常或系统停止正常运行一周以上，废水处理效率降低时，需要重复前述3周的投菌操作。
作为优选，微生物包埋工艺的具体操作为：将3.4~4.7%海藻酸钠溶液和1.8~3.0%琼脂溶液按1:0.6~1.5混合，加入26~34%硅藻土，再各加入0.7~1.4%菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ-1菌液和ADH-1菌液，搅拌均匀，将混合均匀的液体滴加到0.7~1.4%氯化钙溶液中，滴加完成后继续搅拌0.8~1.4h，取出粒子洗涤干燥得到功能性微生物微囊。上述微生物微囊包埋技术可最大程度的保留微生物在污水原位的功能活性。
作为优选，ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017218 和CCTCC 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 M 2017220和CCTCC M 2017221。
作为优选，ADH-1和AOZ-1两种异养硝化细菌的筛选方法为：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，BSK4和BSK9两种好氧反硝化细菌的筛选方法为：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。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1）能保留原先的废水处理设施，设备改动小，资金投入少；2）在成熟的生化处理工艺前后端单独设置微生物强化池进行功能微生物的投加，可大大降低A/O处理的污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，降低A/O阶段的曝气量和土建占地面积；3）拥有多种功能微生物，能够根据现场水质，进行功能微生物的选择投加，并且通过微胶囊包埋处理后，可最大程度的保留微生物在污水原位的功能活性，增强污水处理能力；4）通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。
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：
微生物强化池设在生化处理工艺前后端，畜禽养殖废水预处理后流入微生物强化池，水力停留15~24h；生化处理后流入微生物强化池，水力停留10~18h。微生物强化池为曝气池、好氧生物接触氧化池、曝气生物滤池、好氧膜生物反应池和好氧移动床生物膜反应池中的一种。微生物强化池中投放有功能性微生物微囊，水中溶解氧保持2~5mg/L。上述微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，能保留原先的废水处理设施，设备改动小，资金投入少；通过在微生物强化池中投加不同种类的功能微生物微囊，达到降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，从而达到稳定出水的效果；通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率达95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。
微生物强化池中功能性微生物微囊的投加频率为第一周每隔一天投加一次，第一周共投加3次，以后第二周、第三周以后每周投加一次；后期长期运行过程中，如果废水处理系统不出现异常或一段时间停止运行，通常能够正常运行，不需要额外投加功能性微生物微囊；当废水处理系统出现异常或系统停止正常运行一周以上，废水处理效率降低时，需要重复前述3周的投菌操作。
微生物包埋工艺的具体操作为：将3.4~4.7%海藻酸钠溶液和1.8~3.0%琼脂溶液按1:0.6~1.5混合，加入26~34%硅藻土，再各加入0.7~1.4%菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ-1菌液和ADH-1菌液，搅拌均匀，将混合均匀的液体滴加到0.7~1.4%氯化钙溶液中，滴加完成后继续搅拌0.8~1.4h，取出粒子洗涤干燥得到功能性微生物微囊。上述微生物微囊包埋技术可最大程度的保留微生物在污水原位的功能活性。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017218 和CCTCC M2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017220和 CCTCC M2017221。
ADH-1和AOZ-1两种异养硝化细菌的筛选方法为：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。
BSK4和BSK9两种好氧反硝化细菌的筛选方法为：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。
实施例2：
微生物强化池设在生化处理工艺前后端，畜禽养殖废水预处理后流入微生物强化池，水力停留24h；生化处理后流入微生物强化池，水力停留16h。微生物强化池为曝气池、好氧生物接触氧化池、曝气生物滤池、好氧膜生物反应池和好氧移动床生物膜反应池中的一种。微生物强化池中投放有功能性微生物微囊，水中溶解氧保持4mg/L。上述微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，能保留原先的废水处理设施，设备改动小，资金投入少；通过在微生物强化池中投加不同种类的功能微生物微囊，达到降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，从而达到稳定出水的效果；通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率达95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。
微生物强化池中功能性微生物微囊的投加频率为第一周每隔一天投加一次，第一周共投加3次，以后第二周、第三周以后每周投加一次；后期长期运行过程中，如果废水处理系统不出现异常或一段时间停止运行，通常能够正常运行，不需要额外投加功能性微生物微囊；当废水处理系统出现异常或系统停止正常运行一周以上，废水处理效率降低时，需要重复前述3周的投菌操作。
微生物包埋工艺的具体操作为：将4%海藻酸钠溶液和2.5%琼脂溶液按1:1混合，加入30%硅藻土，再各加入1%菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ-1菌液和ADH-1菌液，搅拌均匀，将混合均匀的液体滴加到1%氯化钙溶液中，滴加完成后继续搅拌1.2h，取出粒子洗涤干燥得到功能性微生物微囊。上述微生物微囊包埋技术可最大程度的保留微生物在污水原位的功能活性。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017218 和CCTCC M2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017220和 CCTCC M2017221。
ADH-1和AOZ-1两种异养硝化细菌的筛选方法为：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。
BSK4和BSK9两种好氧反硝化细菌的筛选方法为：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。
实施例3：
微生物强化池设在生化处理工艺前后端，畜禽养殖废水预处理后流入微生物强化池，水力停留20h；生化处理后流入微生物强化池，水力停留15h。微生物强化池为曝气池、好氧生物接触氧化池、曝气生物滤池、好氧膜生物反应池和好氧移动床生物膜反应池中的一种。微生物强化池中投放有功能性微生物微囊，水中溶解氧保持4mg/L。上述微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，能保留原先的废水处理设施，设备改动小，资金投入少；通过在微生物强化池中投加不同种类的功能微生物微囊，达到降低污染物负荷，减轻污水在活性污泥阶段的生化处理难度，从而达到稳定出水的效果；通过微生物强化+A/O工艺进行畜禽养殖污水处理，COD去除率达95%以上，氨氮去除率可以提高99.5%以上。
微生物强化池中功能性微生物微囊的投加频率为第一周每隔一天投加一次，第一周共投加3次，以后第二周、第三周以后每周投加一次；后期长期运行过程中，如果废水处理系统不出现异常或一段时间停止运行，通常能够正常运行，不需要额外投加功能性微生物微囊；当废水处理系统出现异常或系统停止正常运行一周以上，废水处理效率降低时，需要重复前述3周的投菌操作。
微生物包埋工艺的具体操作为：将4%海藻酸钠溶液和2.5%琼脂溶液按1:1混合，加入30%硅藻土，再各加入1%菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ1菌液和ADH1菌液，搅拌均匀，将混合均匀的液体滴加到1%氯化钙溶液中，滴加完成后继续搅拌1h，取出粒子洗涤干燥得到功能性微生物微囊。上述微生物微囊包埋技术可最大程度的保留微生物在污水原位的功能活性。
ADH-1和AOZ-1属于异养硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017218 和CCTCC M2017219。
BSK4和 BSK9属于好氧反硝化细菌，保藏号分别为CCTCC M 2017220和 CCTCC M2017221。
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。
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 (10)

1.一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：在生化处理工艺前后端设置微生物强化池，并建立多种功能性微生物的微囊化包埋工艺，功能性微生物为异养硝化细菌和好氧反硝化细菌。
2.根据权利要求1所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，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所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，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所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，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所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，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所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：所述的异养硝化细菌的筛选方法为：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。
7.根据权利要求1所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：所述的好氧反硝化细菌的筛选方法为：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。
8.根据权利要求1所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：所述的微生物包埋工艺的具体操作为：将3.4~4.7%海藻酸钠溶液和1.8~3.0%琼脂溶液按1:0.6~1.5混合，加入26~34%硅藻土，再各加入0.7~1.4%菌粉BSK4、菌粉BSK9、AOZ-1菌液和ADH-1菌液，搅拌均匀，将混合均匀的液体滴加到0.7~1.4%氯化钙溶液中，滴加完成后继续搅拌0.8~1.4h，取出粒子洗涤干燥得到功能性微生物微囊。
9.根据权利要求1所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：所述的微生物强化池设在生化处理工艺前后端，畜禽养殖废水预处理后流入微生物强化池，水力停留15~24h；生化处理后流入微生物强化池 ，水力停留10~18h。
10.根据权利要求1所述的一种通过功能微生物强化处理畜禽养殖废水的方法，其特征在于：所述的微生物强化池中功能性微生物微囊的投加频率为第一周每隔一天投加一次，第一周共投加3次，以后第二周、第三周以后每周投加一次；后期长期运行过程中，如果废水处理系统不出现异常或一段时间停止运行，通常能够正常运行，不需要额外投加功能性微生物微囊；当废水处理系统出现异常或系统停止正常运行一周以上，废水处理效率降低时，需要重复前述3周的投菌操作。
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