CN108034624A - 一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10‑15份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20‑30份、巨大芽孢杆菌NCT‑2发酵菌液15‑20份、鲍曼不动杆菌AL‑6发酵菌液10‑15份、光合细菌发酵菌液5‑10份、琼脂1‑3份、聚乙烯醇3‑5份。此外，本发明还提供了一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂的制备方法。本发明利用异养硝化好氧反硝化菌及小球藻的协同作用，高效的去除高浓度氨氮废水中的氨氮，且本发明硝化过程和反硝化过程在同一装置中进行，流程简单，不需要设置不同的流程组合，既提高了废水的处理效率，又节约了运行成本。

Description

一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济产业的迅速发展和人们居住城镇化趋势的提高，工业废水和生活污水排放总量逐年增加，同时各种化学合成品以包括化肥、农药和合成洗涤剂等的大量使用，导致污水中所含有的氮营养物质上升为主要污染物。水体中氨氮的突出危害是造成水体的富营养化，水质恶化，影响水体的观赏和旅游价值。另外，氨氮和藻类物质消耗水中溶解氧，鱼虾类水生动植物会因缺氧大量死亡。此外，亚硝酸盐在人体内长时间聚集可致癌，若与胺类作用生成亚硝胺，对人体有强致癌作用，并能导致畸胎。在水处理系统中，水体中氨氮含量的增加提高水处理公司的运行成本。因此，高效的脱氮技术的开发已经成为水污染控制领域一个重要的研究方向。
目前，高浓度氨氮废水多采用生物法处理。但是高浓度氨氮废水具有一定的抑菌性，甚至难以被单一微生物所降解，基本上所有的生化系统在微生物接种期都并不严格筛选微生物种类，以至于许多生化系统由于系统中个别菌种的缺失无法形成良好的共代谢反应，所以在日常管理中通常都会出现降解效率变低，系统耐冲击力差的问题。因为在以往水处理领域中总认为，废水处理的菌种驯化，只需要按照物竞天择的原理，必然有被存活下来的一批细菌，这些细菌往往都是适应环境，甚至会有良好的降解水中污染物的能力，其实事实并非如此简单，试想物种进化往往有许多分叉，寄希望于自然形成的优势菌其实很不乐观，而且往往系统因为失却某些细菌而分解水中某种毒物，以至于其他菌种还没有良好的形成出就已经被环境毒物所淘汰，当然也有一些存活下来的菌种，却往往因为自身种群数量不足而无法大量的形成，最终影响整个生化系统的处理效果。
因此很有必要筛选、制备出一种处理高浓度氨氮废水的生物制剂，以使不同菌种之间互相辅助，在生化系统中对高浓度氨氮废水中的氨氮形成共代谢，增加生化系统处理高浓度氨氮废水的活性及有效性。
发明内容
本发明提供了一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，解决了现有技术中采用生物法处理高浓度的氨氮污水时，微生物接种期都并不严格筛选微生物种类，以至于系统中个别菌种的缺失无法形成良好的共代谢反应，从而导致在日常管理中会出现降解效率变低，系统耐冲击力差的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10-15份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20-30份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15-20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10-15份、光合细菌发酵菌液5-10份、琼脂1-3份、聚乙烯醇3-5份；
其中，所述小球藻DH2藻液的浓度为1.0×105-2.0×105个/mL；
所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数、所述光合细菌发酵菌液中有效活菌数均≥109个/mL。
优选的，所述用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂的制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液25份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10份、光合细菌发酵菌液10份、琼脂2份、聚乙烯醇5份；
其中，所述小球藻DH2藻液的浓度为1.5×105个/mL；
所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数4.5×109个/mL、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.0×1010个/mL、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL、所述光合细菌发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL。
本发明还提供了所述用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将小球藻DH2培养驯化至浓度为1.0×105-2.0×105个/mL，得到所述小球藻DH2藻液；
步骤2，将栖木槿假单胞菌DT1、巨大芽孢杆菌NCT-2、鲍曼不动杆菌AL-6、光合细菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且所述栖木槿假单胞菌DT1中有效活菌数、所述巨大芽孢杆菌NCT-2中有效活菌数、所述鲍曼不动杆菌AL-6中有效活菌数、所述光合细菌中有效活菌数均≥109个/mL；
步骤3，按重量份称取所述小球藻DH2藻液10-15份、所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20-30份、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15-20份、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10-15份、所述光合细菌发酵菌液5-10份，混合均匀，得到复合菌剂；
步骤4，按重量份称取琼脂1-3份、聚乙烯醇3-5份，称取完毕后混合均匀，得到混合溶液，将混合溶液高温灭菌后冷却至室温，备用；
步骤5，将步骤3中制得的复合菌剂加入到步骤4制得的混合溶液中，混合均匀，得到混合菌液，将混合菌液注入已灭菌的饱和硼酸溶液中，形成小球，将小球在0-5℃下交联8-32h，交联完毕后用水洗净，再于30-60℃下干燥10-20h，即得到所述用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂。
优选的，所述混合菌液采用针管型枪注入饱和硼酸溶液中。
本发明采用已筛选的具有天然生长优势的高效异养硝化-好氧反硝化菌株，根据现有菌株包埋技术的缺陷，发明人利用琼脂和聚乙烯醇的结合，在制作过程、包埋后微生物活性、以及传质效果等方面改进了现有技术在菌剂包埋方面的问题。将包埋菌剂接种于不同浓度的氨氮废水中，并通过不同反应条件试验(溶解氧，碳氮比，pH等)，证实菌剂在简单保存条件下有良好的活性，具有广泛的应用适应性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂兼具异养硝化和好氧反硝化性能，异养硝化要比传统自养硝化菌的硝化反应速度快得多，在本发明中，甚至快于反硝化速度；好氧反硝化菌和传统缺氧反硝化菌相比，可以和硝化同时进行，在本发明中，仅靠好养菌和兼氧菌就能实现硝化和反硝化过程。
此外，针对高浓度氨氮废水，本发明不仅选用多种菌种配制成的生物制剂，还在配方中加入了小球藻，利用小球藻的新陈代谢活动对废水中氨氮进行转移、转化及降解，降低水中氨氮浓度，且能够与微生物菌剂协同增效，形成共代谢，增加生化系统的活性及有效性。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明中所用的微藻和菌株均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，下述各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例中球藻藻液是采用常规方法扩大培养、驯化得到的；栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液、光合细菌发酵菌液均是采用常规方法扩大培养得到的。
实施例1
一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液25份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10份、光合细菌发酵菌液10份、琼脂2份、聚乙烯醇5份。
其中，小球藻DH2藻液的浓度为1.5×105个/mL；
栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数4.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.0×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL。
具体制备方法如下：
步骤1，将小球藻DH2培养驯化至浓度为1.5×105个/mL，得到小球藻DH2藻液；
步骤2，将栖木槿假单胞菌DT1、巨大芽孢杆菌NCT-2、鲍曼不动杆菌AL-6、光合细菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数4.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.0×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL；
步骤3，按重量份称取小球藻DH2藻液10份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液25份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10份、光合细菌发酵菌液10份，混合均匀，得到复合菌剂；
步骤4，按重量份称取琼脂2份、聚乙烯醇5份，称取完毕后混合均匀，得到混合溶液，将混合溶液高温灭菌后冷却至室温，备用；
步骤5，将步骤3中制得的复合菌剂加入到步骤4制得的混合溶液中，混合均匀，得到混合菌液，将混合菌液注入已灭菌的饱和硼酸溶液中，形成小球，将小球在0℃下交联32h，交联完毕后用水洗净，再于60℃下干燥10h，即得到用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂。
实施例2
一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液15份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液15份、光合细菌发酵菌液5份、琼脂3份、聚乙烯醇3份；
其中，小球藻DH2藻液的浓度为1.0×105个/mL；
栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.5×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数2.0×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数3.5×109个/mL。
具体制备方法如下：
步骤1，将小球藻DH2培养驯化至浓度为1.0×105个/mL，得到小球藻DH2藻液；
步骤2，将栖木槿假单胞菌DT1、巨大芽孢杆菌NCT-2、鲍曼不动杆菌AL-6、光合细菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.5×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数2.0×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数3.5×109个/mL；
步骤3，按重量份称取小球藻DH2藻液15份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液15份、光合细菌发酵菌液5份，混合均匀，得到复合菌剂；
步骤4，按重量份称取琼脂3份、聚乙烯醇3份，称取完毕后混合均匀，得到混合溶液，将混合溶液高温灭菌后冷却至室温，备用；
步骤5，将步骤3中制得的复合菌剂加入到步骤4制得的混合溶液中，混合均匀，得到混合菌液，将混合菌液注入已灭菌的饱和硼酸溶液中，形成小球，将小球在3℃下交联24h，交联完毕后用水洗净，再于50℃下干燥15h，即得到用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂。
实施例3
一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液12份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液30份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液18份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液13份、光合细菌发酵菌液8份、琼脂1份、聚乙烯醇4份；
其中，小球藻DH2藻液的浓度为2.0×105个/mL；
栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数3.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数2.0×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数1.5×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL。
具体制备方法如下：
步骤1，将小球藻DH2培养驯化至浓度为2.0×105个/mL，得到小球藻DH2藻液；
步骤2，将栖木槿假单胞菌DT1、巨大芽孢杆菌NCT-2、鲍曼不动杆菌AL-6、光合细菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数3.5×109个/mL、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数2.0×1010个/mL、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数1.5×109个/mL、光合细菌发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL；
步骤3，按重量份称取小球藻DH2藻液12份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液30份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液8份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液13份、光合细菌发酵菌液5-10份，混合均匀，得到复合菌剂；
步骤4，按重量份称取琼脂1份、聚乙烯醇4份，称取完毕后混合均匀，得到混合溶液，将混合溶液高温灭菌后冷却至室温，备用；
步骤5，将步骤3中制得的复合菌剂加入到步骤4制得的混合溶液中，混合均匀，得到混合菌液，将混合菌液注入已灭菌的饱和硼酸溶液中，形成小球，将小球在0-5℃下交联8-32h，交联完毕后用水洗净，再于30-60℃下干燥10-20h，即得到用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂。
实施例4
将实施例1制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂进行好氧反硝化性能测定，具体步骤如下:
配置硝基氮浓度为65mg/L的硝酸盐模拟废水，将实施例1制备出的生物制剂与硝酸盐模拟废水按照1g：1L的比例接种到硝酸盐模拟废水中进行反硝化、脱氮性能测定。试验中，控制溶解氧浓度为3.5-5.5mg/L，碳氮比10，pH值为6.5，每隔24h取样测定NO2 --N和NO3 --N浓度，通过计算NO3 --N还原率和总氮去除率分析实施例1制备出的生物制剂的NO3 --N还原性能和脱氮性能。
试验结果：5天后NO3 --N还原率83.6％，TN去除率为81.8％。
实施例5
将实施例1制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂进行异养硝化-好氧反硝化性能测定，具体步骤如下:
配置氨氮浓度为100mg/L的氨氮模拟废水，将实施例1制备出的生物制剂与氨氮模拟废水按照1g：1L的比例接种到氨氮模拟废水中进行硝化、脱氮性能测定。试验中，控制溶解氧浓度为5.5-6.5mg/L，碳氮比22，pH值为8.5，每隔4h取样测定NH4 +-N、NO2 --N以及NO3 --N浓度。
试验结果：TN的去除与NH4 +-N的去除有着相同的趋势，在第16h时TN去除率达96.86％，在整个硝化过程中仅有极少量的NO2 --N和NO3 --N的累积，生物制剂在硝化过程中将NH4 +-N氧化为NO2 --N、NO3 --N，且通过好氧反硝化作用被去除。说明实施例1制备出的生物制剂具备很好的异养硝化-好氧反硝化性能。
实施例6
对陕西某工厂排污口进行取样检测，其中氨氮浓度为720mg/L，采用实施例1制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂对废水中的氨氮进行处理，包括步骤如下：
将实施例1制备出的生物制剂与废水按照1g：1L的比例投加到氨氮浓度为720mg/L氨氮废水中，水力停留时间为16h，同时向水中连续曝气，通过曝气控制水中溶解氧为0.2-2.5mg/L，处理完毕后检测水中氨氮浓度，具体见表1。
实施例7
对陕西某工厂排污口进行取样检测，其中氨氮浓度为840mg/L，采用实施例2制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂对废水中的氨氮进行处理，包括步骤如下：
将实施例2制备出的生物制剂与废水按照1g：1.2L的比例投加到氨氮浓度为840mg/L氨氮废水中，水力停留为20h，同时向水中连续曝气，通过曝气控制水中溶解氧为0.5-2.6mg/L，处理完毕后检测水中氨氮浓度，具体见表1。
实施例8
对陕西某工厂排污口进行取样检测，其中氨氮浓度为1200mg/L，采用实施例3制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂对废水中的氨氮进行处理，包括步骤如下：
将实施例3制备出的生物制剂与废水按照1g：1.5L的比例投加到氨氮浓度为1200mg/L氨氮废水中，水力停留为24h，同时向水中连续曝气，通过曝气控制水中溶解氧为0.5-3.0mg/L，处理完毕后检测水中氨氮浓度，具体见表1。
表1氨氮去除效果
从表1可以看出，本发明实施例1-3制备出的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂对废水中的氨氮和总氮具有很好的处理效果后，处理后氨氮出水浓度均低于15mg/L，满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其特征在于：其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10-15份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20-30份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15-20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10-15份、光合细菌发酵菌液5-10份、琼脂1-3份、聚乙烯醇3-5份；
其中，所述小球藻DH2藻液的浓度为1.0×105-2.0×105个/mL；
所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数、所述光合细菌发酵菌液中有效活菌数均≥109个/mL。
2.根据权利要求1所述的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其特征在于：其制备原料由以下重量份数的组分组成：小球藻DH2藻液10份、栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液25份、巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液20份、鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10份、光合细菌发酵菌液10份、琼脂2份、聚乙烯醇5份。
3.根据权利要求1所述的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其特征在于：所述小球藻DH2藻液的浓度为1.5×105个/mL。
4.根据权利要求1所述的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂，其特征在于：所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液中有效活菌数4.5×109个/mL、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液中有效活菌数1.0×1010个/mL、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液中有效活菌数3.0×109个/mL、所述光合细菌发酵菌液中有效活菌数2.5×109个/mL。
5.如权利要求1所述的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1，将小球藻DH2培养驯化至浓度为1.0×105-2.0×105个/mL，得到所述小球藻DH2藻液；
步骤2，将栖木槿假单胞菌DT1、巨大芽孢杆菌NCT-2、鲍曼不动杆菌AL-6、光合细菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且所述栖木槿假单胞菌DT1中有效活菌数、所述巨大芽孢杆菌NCT-2中有效活菌数、所述鲍曼不动杆菌AL-6中有效活菌数、所述光合细菌中有效活菌数均≥109个/mL；
步骤3，按重量份称取所述小球藻DH2藻液10-15份、所述栖木槿假单胞菌DT1发酵菌液20-30份、所述巨大芽孢杆菌NCT-2发酵菌液15-20份、所述鲍曼不动杆菌AL-6发酵菌液10-15份、所述光合细菌发酵菌液5-10份，混合均匀，得到复合菌剂；
步骤4，按重量份称取琼脂1-3份、聚乙烯醇3-5份，称取完毕后混合均匀，得到混合溶液，将混合溶液高温灭菌后冷却至室温，备用；
步骤5，将步骤3中制得的复合菌剂加入到步骤4制得的混合溶液中，混合均匀，得到混合菌液，将混合菌液注入已灭菌的饱和硼酸溶液中，形成小球，将小球在0-5℃下交联8-32h，交联完毕后用水洗净，再于30-60℃下干燥10-20h，即得到所述用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂。
6.根据权利要求5所述的用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂的制备方法，其特征在于：所述混合菌液采用针管型枪注入饱和硼酸溶液中。
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